西藏地區(qū)玉米與豌豆混合青貯發(fā)酵品質(zhì)及體外降解效果的研究

■段艷珍 商振達(dá)，2 譚占坤，2 張輝耀 劉鎖珠，2*

（1.西藏農(nóng)牧學(xué)院動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，西藏 林芝 860000；2.西藏高原飼料加工工程研究中心，西藏 林芝 860000）

青藏高原總面積約為250 萬km2，約占我國總面積的四分之一，是中國最大、海拔最高的高原，也是中國的五大牧區(qū)之一。青藏高原約70%的牧場(chǎng)均為高寒低氧的高山牧場(chǎng)，由于固有的極端和不穩(wěn)定的氣候和自然環(huán)境，特別是面臨每年長達(dá)5～6 個(gè)月的霜凍，導(dǎo)致很少有農(nóng)作物適合在青藏高原種植[1]。因此，飼草料資源非常有限，飼料短缺導(dǎo)致家畜生長性能較低，繁殖性能較差，嚴(yán)重影響西藏畜牧業(yè)發(fā)展[2-3]。

長期以來，西藏地區(qū)一直將青綠飼料加工成干草后儲(chǔ)存，留用冬春季補(bǔ)充飼料。然而，飼料中的干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)往往隨著水分的蒸發(fā)而流失，導(dǎo)致青綠飼料的營養(yǎng)價(jià)值降低[4]。青貯作為一種飼料長期保存的技術(shù)，不僅可以促進(jìn)全年的飼料供應(yīng)，還可以減少牧草中干物質(zhì)等營養(yǎng)成分的損失，增加牧草的利用價(jià)值[5-6]。

玉米作為一種主要的農(nóng)作物，具有產(chǎn)量高、生長迅速、莖稈適口性好、含糖量高、營養(yǎng)價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)，既可以直接飼喂又可以加工成青貯飼料，是家畜優(yōu)質(zhì)的飼草料資源[7-8]。玉米是世界上重要的糧食、經(jīng)濟(jì)和飼料兼用作物。在西藏玉米主要分布于海拔較低的藏東南地區(qū)，林芝地區(qū)種植面積最大，日喀則、拉薩、山南、昌都等地也有一定的種植[9]。豌豆具有耐旱、耐寒、耐瘠等特點(diǎn)，是西藏傳統(tǒng)的四大作物之一，也是西藏重要的糧飼兼用作物[10]。因此，研究旨在開發(fā)利用西藏的飼糧資源，探討玉米與豌豆以不同比例進(jìn)行混合青貯的發(fā)酵品質(zhì)及體外降解效果，為西藏地區(qū)冬春季非糧飼料開發(fā)研究提供有效措施及方案。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

采集種植于西藏林芝西藏農(nóng)牧學(xué)院實(shí)習(xí)牧場(chǎng)的全株玉米和全株豌豆，用于青貯飼料制作。玉米于2020 年4 月進(jìn)行種植，于2020 年11 月進(jìn)行刈割。豌豆于2020 年4 月進(jìn)行種植，于2020 年10 月進(jìn)行刈割。全株玉米和全株豌豆主要營養(yǎng)成分見表1。6頭健康的、體重相近的成年牦牛選自西藏林芝市巴宜區(qū)八一鎮(zhèn)冬如村牛羊定點(diǎn)屠宰場(chǎng)。清晨飼喂前，屠宰牦牛，取牦牛瘤胃食糜，用四層醫(yī)用紗布，將6頭牦牛瘤胃液混合后過濾至保溫壺中，帶回實(shí)驗(yàn)室保存，用于青貯飼料體外發(fā)酵試驗(yàn)。

表1 西藏地區(qū)玉米與豌豆主要營養(yǎng)成分

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，共設(shè)置4個(gè)混合青貯飼料組（每個(gè)青貯組3個(gè)重復(fù)），分別為全株玉米∶全株豌豆=4∶1混合青貯組（Y80%W20%）、全株玉米∶全株豌豆=3∶2混合青貯組（Y60%W40%）、全株玉米∶全株豌豆=2∶3 混合青貯組（Y40%W60%）、全株玉米∶全株豌豆=1∶4混合青貯組（Y20%W80%），裝于實(shí)驗(yàn)室青貯窖內(nèi)進(jìn)行青貯。

1.3 樣品采集

在青貯第30 d打開青貯窖，取出全部青貯飼料將其混合均勻，稱取35 g青貯飼料放入200 mL的廣口三角瓶中，加入105 g的去離子水，4 ℃浸提24 h，然后通過兩層紗布和定性濾紙過濾，所得液體為青貯飼料浸提液，置于冷凍冰箱保存待測(cè)。濾液用來測(cè)定pH和氨態(tài)氮含量。將濾液與偏磷酸按4∶1混合，加入一定量的樹脂，離心過濾取濾液用于測(cè)定揮發(fā)性脂肪酸含量。將剩余部分青貯飼料收集烘干，測(cè)定干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量和總氮含量。

1.4 體外發(fā)酵試驗(yàn)

采用Menke 等[11]的方法配制人工瘤胃營養(yǎng)液，將混合均勻并經(jīng)4 層紗布過濾后的牦牛瘤胃液加入預(yù)熱至39 ℃的容器中，量取所需體積的瘤胃液迅速加入到準(zhǔn)備好的人工瘤胃營養(yǎng)液中，制成混合人工瘤胃培養(yǎng)液（瘤胃液與人工瘤胃營養(yǎng)液的體積比為1∶2）?；旌先斯ち鑫概囵B(yǎng)液邊加熱邊用磁力攪拌器攪拌，同時(shí)通入無氧CO2；用自動(dòng)加液器向每個(gè)培養(yǎng)管中分別加入30 mL上述混合培養(yǎng)液，將玻璃培養(yǎng)管進(jìn)液端豎直向上排盡管內(nèi)氣體，用鐵夾夾住前端硅橡膠管，并記錄相應(yīng)的初始刻度值，同時(shí)做3個(gè)空白（只有培養(yǎng)液而沒有底物）。將培養(yǎng)管迅速放入已預(yù)熱（39 ℃）的水浴箱中，待加液完畢后成批轉(zhuǎn)入人工瘤胃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

混合青貯飼料在體外培養(yǎng)48 h后，將培養(yǎng)管分別取出放入冰水浴中使發(fā)酵停止。將培養(yǎng)管中的發(fā)酵液排出至50 mL 塑料離心管，立即用pH 計(jì)測(cè)定發(fā)酵液pH。同時(shí)洗滌培養(yǎng)管中的殘?jiān)⑵渑c對(duì)應(yīng)樣品離心所得沉淀一起用純化水懸浮，再離心，重復(fù)兩次后在105 ℃烘干24 h，稱重并計(jì)算樣品各組分的消化率。

1.5 混合青貯發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)消化率的測(cè)定方法

分別采用pH 計(jì)測(cè)定pH；采用烘箱干燥法測(cè)定干物質(zhì)含量；采用凱氏定氮法測(cè)定總氮含量；采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定氨態(tài)氮含量；采用蒽酮-硫酸比色法測(cè)定水溶性碳水化合物含量；采用揮發(fā)性脂肪酸高效氣相色譜儀測(cè)定揮發(fā)性脂肪酸含量；參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》中的方法測(cè)定干物質(zhì)、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維的降解率。

1.6 不同混合青貯組組合效應(yīng)的計(jì)算

單項(xiàng)組合效應(yīng)（%，SFAEI）=（實(shí)測(cè)值-理論值）/理論值×100

組合效應(yīng)綜合指數(shù)（MFAEI）=單項(xiàng)組合效應(yīng)之和

1.7 數(shù)據(jù)處理

使用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，使用IBM SPSS Statistics 22.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素ANOVA分析，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，以P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米與豌豆混合青貯飼料主要營養(yǎng)成分的變化（見表2）

表2 玉米與豌豆混合青貯過程中主要營養(yǎng)成分含量的變化

由表2可知，玉米與豌豆以不同比例混合青貯發(fā)酵30 d 后，各青貯飼料組中的干物質(zhì)含量不同，其中Y60%W40%混合青貯組中的干物質(zhì)含量最高，Y20%W80%混合青貯組中的干物質(zhì)含量最低，但4 組混合青貯飼料的干物質(zhì)含量沒有顯著差異（P＞0.05）；玉米與豌豆混合青貯飼料發(fā)酵30 d后，隨著豌豆的比例增加，混合青貯飼料的pH 升高，相應(yīng)地乳酸含量下降，但4組青貯飼料的pH均低于4.2；Y80%W20%青貯飼料中粗蛋白含量顯著低于其他3 個(gè)青貯組，而中性洗滌纖維含量顯著高于其他3 個(gè)青貯組（P＜0.05）；酸性洗滌纖維在4 組混合青貯飼料中沒有顯著性差異（P＞0.05）。

2.2 玉米與豌豆混合青貯飼料發(fā)酵液中揮發(fā)性脂肪酸的變化（見表3）

由表3 可知，4 組混合青貯飼料發(fā)酵30 d 后，Y80%W20%組中的乙酸含量最高，而Y40%W60%組中的乙酸含量最低；Y40%W60%混合青貯組中丙酸含量顯著高于Y80%W20%組和Y60%W40%組（P＜0.05），且Y80%W20%組和Y60%W40%組中丙酸的含量均為0；Y20%W80%組中的丁酸含量顯著高于Y80%W20%組和Y60%W40%組（P＜0.05），且Y80%W20%組和Y60%W40%組中丁酸的含量均為0；相應(yīng)地，Y20%W80%青貯組中總揮發(fā)性脂肪酸的含量顯著高于Y80%W20%組和Y60%W40%組（P＜0.05）；除此之外，乳酸/乙酸的值，隨著混合青貯組中豌豆含量的增加，其乳酸/乙酸的值下降，Y80%W20%組中的乳酸/乙酸的值顯著高于Y20%W80%組。

表3 玉米與豌豆混合青貯飼料發(fā)酵液中揮發(fā)性脂肪酸的變化

2.3 玉米與豌豆混合青貯飼料中水溶性碳水化合物含量和氨態(tài)氮/總氮值的變化（見表4）

表4 玉米與豌豆混合青貯飼料中水溶性碳水化合物含量和氨態(tài)氮/總氮值的變化

由表4可知，玉米與豌豆混合青貯飼料青貯30 d后，隨著豌豆比例的增加，青貯飼料中水溶性碳水化合物的含量顯著下降（P＜0.05），其中Y80%W20%組中水溶性碳水化合物的含量最高，而Y20%W80%組中水溶性碳水化合物的含量最低；而各青貯組中氨態(tài)氮/總氮值的變化趨勢(shì)與水溶性碳水化合物一樣，Y80%W20%組中氨態(tài)氮/總氮值最高，而Y20%W80%組中氨態(tài)氮/總氮值最低，但整個(gè)青貯過程中，各青貯組中的氨態(tài)氮/總氮的值均低于100 g/kg TN。

2.4 玉米與豌豆混合青貯飼料體外發(fā)酵后營養(yǎng)物質(zhì)的降解率和pH變化（見表5）

表5 玉米與豌豆混合青貯飼料體外發(fā)酵后營養(yǎng)物質(zhì)的降解率和pH變化

由表5 可知，牦牛瘤胃液對(duì)不同比例玉米和豌豆混合青貯的干物質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的降解率不同。其中Y40%W60%青貯組中干物質(zhì)的降解率最高，而Y80%W20%青貯組中干物質(zhì)的降解率最低；除此之外，Y60%W40%青貯組和Y40%W60%青貯組中中性洗滌纖維的降解率和酸性洗滌纖維的降解率顯著高于Y80%W20%青貯組和Y20%W80%青貯組（P＜0.05）；各混合青貯飼料，牦牛瘤胃液體外發(fā)酵后，發(fā)酵液的pH 也存在差異，其中Y80%W20%青貯組發(fā)酵液的pH 顯著低于其他3 個(gè)青貯組（P＜0.05）。

2.5 不同混合青貯飼料組的組合效應(yīng)（見表6）

由表6 可知，以Y80%W20%為對(duì)照組，當(dāng)玉米和豌豆分別以不同比例進(jìn)行混合青貯時(shí)，各混合青貯組的組合效應(yīng)值均發(fā)生變化。在多次組合效應(yīng)綜合指數(shù)中，其中Y60%W40%混合青貯組和Y40%W60%混合青貯組發(fā)生了正組合效應(yīng)，而Y20%W80%混合青貯組發(fā)生負(fù)組合效應(yīng)。除此之外，Y60%W40%混合青貯組的正組合效應(yīng)值（0.505 9）大于Y40%W60%混合青貯組（0.214 1）。

表6 不同混合青貯飼料組合效應(yīng)值

3 討論

西藏地區(qū)特殊的氣候和自然環(huán)境，導(dǎo)致牧草的生長季節(jié)較短，產(chǎn)量較少，難以為牦牛、藏羊等家畜提供充足的飼草料資源。西藏大部分養(yǎng)殖戶在冬春季利用干草或農(nóng)副產(chǎn)品（主要為各種秸稈）飼喂牦牛、藏羊等家畜，但干草營養(yǎng)價(jià)值較低，而秸稈類飼料粗纖維含量較高，難以成為家畜的優(yōu)質(zhì)飼料[12]。而青貯作為一種飼草料的貯存技術(shù)，不僅可以提高飼草料的營養(yǎng)價(jià)值，還可以促進(jìn)全年的飼料供應(yīng)[13]。因此，研究玉米與豌豆混合青貯飼料，對(duì)開發(fā)西藏地區(qū)的飼草料資源具有重要意義。

研究得出，玉米與豌豆以不同比例混合青貯后，飼料中干物質(zhì)含量隨著豌豆比例的增加而降低，這可能與玉米的干物質(zhì)含量高于豌豆的干物質(zhì)含量有關(guān)。本研究中，各混合青貯組青貯30 d 后，干物質(zhì)的損失約為13%左右，這與三智才旦[14]對(duì)青海玉米青貯飼料的研究不同，三智才旦研究表明，玉米單獨(dú)青貯干物質(zhì)的損失率約為21%，這可能與青貯天數(shù)和青貯模式不同有關(guān)。

水溶性碳水化合物是決定青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的關(guān)鍵因素[15]。在青貯飼料發(fā)酵過程中，青貯原料需要有較為適宜的可溶性糖類，進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，降低青貯飼料的pH，有效抑制腐敗菌的生長，提高青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)[16-17]。本研究中，玉米和豌豆混合青貯飼料中的乳酸含量隨著豌豆比例的增加而逐漸下降，相應(yīng)地青貯發(fā)酵液中的pH逐漸上升，這可能與玉米中水溶性碳水化合物的含量較高，而豌豆中水溶性碳水化合物的含量較低有關(guān)。雖然豌豆的比例增加會(huì)使混合青貯飼料的pH 升高，但本研究中4 組混合青貯飼料的pH 最高為4.01，低于4.20，均符合成功制作常規(guī)青貯的要求[18]。研究還得到，混合青貯飼料中的粗蛋白含量隨著豌豆比例的增加逐漸上升，而中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量隨著豌豆比例的增加逐漸下降，這可能與玉米原料中的粗蛋白含量低于豌豆，而粗纖維含量高于豌豆有關(guān)。

一般而言，青貯過程中乙酸產(chǎn)生的主要方式包括異型乳酸發(fā)酵和乳酸異化[19-20]。本研究中，隨著豌豆比例的增加，混合青貯組中乳酸/乙酸的值逐漸下降，但各組中乳酸/乙酸的值均大于1，這表明玉米和豌豆混合青貯過程中異型乳酸發(fā)酵占主導(dǎo)地位，且乳酸的生產(chǎn)速度要快于乙酸的生產(chǎn)速度。但隨著豌豆比例的增加，乳酸的生產(chǎn)速度逐漸下降。丁酸含量和氨態(tài)氮/總氮的值是評(píng)估混合青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)，許多研究均表明，優(yōu)質(zhì)混合青貯飼料的丁酸含量和氨態(tài)氮/總氮的值應(yīng)低于10 g/kg DM和100 g/kg TN[21-22]，本研究中，雖然玉米和豌豆以不同比例混合青貯發(fā)酵后，飼料中的丁酸含量和氨態(tài)氮/總氮的值不同，但4組青貯飼料的丁酸含量均低于10 g/kg DM，氨態(tài)氮/總氮的值均低于100 g/kg TN，符合優(yōu)質(zhì)青貯飼料的要求。

瘤胃液的pH 是評(píng)估反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵功能的重要指標(biāo)，可以反映出瘤胃微生物和有機(jī)酸的產(chǎn)生、中和、吸收以及排泄的情況。當(dāng)瘤胃液的pH為6.2以上時(shí)，瘤胃可以很好地降解營養(yǎng)物質(zhì)[23]。本研究中，各混合青貯組體外發(fā)酵后，發(fā)酵液中的pH 介于6.28～6.64 之間，均高于6.2，故牦牛瘤胃液可以較好地降解玉米和豌豆混合青貯飼料的營養(yǎng)物質(zhì)。除此之外，本研究還得到，牦牛瘤胃液對(duì)玉米和豌豆混合青貯飼料中干物質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的降解率分別為37.13%～41.77%、16.96%～23.74%和10.85%～15.75%，這與劉娜等[24]利用奶牛瘤胃液對(duì)全株玉米青貯飼料體外降解效果的研究不同，劉娜等研究表明，奶牛瘤胃液對(duì)全株玉米青貯飼料干物質(zhì)的降解率為32.59%～33.40%，中性洗滌纖維的降解率為23.89%～25.53%。相比玉米單獨(dú)青貯，玉米和豌豆混合青貯提高了干物質(zhì)的降解率，但降低了中性洗滌纖維的降解率。

4 結(jié)論

玉米與豌豆以不同比例混合青貯后，其發(fā)酵品質(zhì)和體外降解效果均不同，但各混合青貯飼料的pH、丁酸含量和氨態(tài)氮/總氮的值均達(dá)到了優(yōu)質(zhì)青貯飼料的要求。Y60%W40%組和Y40%W60%組的干物質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的降解率高于其他兩組，但Y60%W40%組中的乳酸含量更高、pH 更低。除此之外，Y60%W40%混合青貯組的組合效應(yīng)值最高，因此全株玉米和全株豌豆以3∶2的比例混合青貯效果較好。