劉庭玉，張穎超，格根圖，王　偉，侯美玲，孫　林，賈玉山

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

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苜蓿高水分打捆人工繼續(xù)干燥條件的優(yōu)化

劉庭玉，張穎超，格根圖，王偉，侯美玲，孫林，賈玉山

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019)

[摘要]【目的】 篩選高水分苜蓿草捆最適的人工輔助干燥條件，為克服第二、三茬苜蓿收獲易受雨淋且葉片損失嚴重的問題提供技術(shù)支持?！痉椒ā?選擇影響高水分打捆人工輔助干燥苜蓿品質(zhì)的水分、密度、擺放間距和人工輔助干燥方式4個因素，設(shè)計L9(34)正交試驗，對上述條件下高水分苜蓿草捆的發(fā)霉情況、營養(yǎng)物質(zhì)進行分析，對不同處理條件下苜蓿的相對飼用價值和經(jīng)濟價值進行測算，確定苜蓿高水分打捆人工繼續(xù)干燥的最佳條件。【結(jié)果】 通過試驗對比分析第2組處理蛋白質(zhì)和相對飼用價值分別為17.13和153.62，顯著或極顯著高于其他各組，為最優(yōu)處理。根據(jù)正交試驗極差分析結(jié)果可知，各因素對高水分打捆苜蓿品質(zhì)影響的大小順序為：人工輔助干燥>擺放方式>密度>水分。【結(jié)論】 高水分苜蓿草捆在水分為30%～35%、密度為120 kg/m3、擺放間距20 cm、2臺鼓風(fēng)機每日鼓風(fēng)干燥 3 h的條件下繼續(xù)干燥，所得苜蓿草捆的品質(zhì)最佳。

[關(guān)鍵詞]飼草貯藏；苜蓿草捆；干燥條件

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)因具有蛋白質(zhì)含量豐富、適口性好、適應(yīng)性廣等特點而被稱為“牧草之王”，是畜牧養(yǎng)殖業(yè)中重要的蛋白質(zhì)飼料[1]，將其干燥而成的苜蓿干草是優(yōu)質(zhì)的粗飼料，也是精飼料的良好替代品和配合飼料的原料[2]。在自然條件下晾曬，是當(dāng)前生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛、方法最簡單的苜蓿干草調(diào)制方法，但該方法易引起干草的養(yǎng)分損失[3]，主要體現(xiàn)在2個方面：一是莖和葉的干燥速度不同[4]，當(dāng)葉的含水率已達到安全水分時，莖的含水量還很高[5]，輕微移動葉片就會大量脫落，造成蛋白質(zhì)急劇減少[6]；二是易受天氣的影響，尤其是大部分地區(qū)第二、三茬苜蓿收獲時易受雨淋，使其中的可溶性成分溶解而流失，且會進一步延長干燥時間，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)損失增多[7]。

為防止或減少在調(diào)制過程中苜蓿葉片的脫落，最大限度地保留葉片，國內(nèi)外學(xué)者進行了大量的研究，但這些研究多集中在干燥與溫濕度模型的建立[8-10]或莖葉分離設(shè)備的設(shè)計與模擬[11]方面，而對高水分苜蓿草捆進行常溫鼓風(fēng)干燥的研究鮮有報道。為此，本試驗以紫花苜蓿為材料，選取影響高水分苜蓿草捆干燥的水分、密度、擺放方式和人工輔助干燥4個關(guān)鍵因素設(shè)計正交試驗，對高水分苜蓿草捆進行人工繼續(xù)干燥，通過對發(fā)霉情況、營養(yǎng)物質(zhì)含量、相對飼用價值及相關(guān)經(jīng)濟指標(biāo)的測算，篩選出高水分苜蓿草捆最適的繼續(xù)干燥條件，以期為苜蓿干草調(diào)制的生產(chǎn)實踐提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗原料為處于初花期的“金皇后”紫花苜蓿(MedicagosativaL.cv.Golden Empress)，取自寧夏銀川市西夏區(qū)的賀蘭山農(nóng)牧場苜?；兀骄旮?08 cm。試驗苜蓿于2013-09-08使用壓扁割草機(紐荷蘭488型)刈割，然后分別于2013-09-09 12:00、14:00和18:00使用打捆機(紐荷蘭BC5060型)在苜蓿不同水分梯度下打捆，通過調(diào)節(jié)機械參數(shù)將苜蓿草捆密度控制在120，150和180 kg/m3。試驗所用的人工輔助干燥鼓風(fēng)機是功率為550 W的離心式中壓風(fēng)機(CZ-TD550)，流量為870 m3/h。

1.2高水分苜蓿打捆人工繼續(xù)干燥試驗設(shè)計

采用L9(34)正交設(shè)計，設(shè)置打捆水分、打捆密度、擺放間距以及人工輔助干燥方式4個影響高水分苜蓿草捆品質(zhì)的因素，每個因素設(shè)置3個水平(表1)，共9個處理(表2)，每個處理均設(shè)3個重復(fù)。試驗共進行4 d人工輔助干燥處理。

表 1　高水分苜蓿打捆人工繼續(xù)干燥正交試驗因素水平表

人工輔助干燥“1臺鼓風(fēng)機(4)”指用1臺鼓風(fēng)機，每天連續(xù)鼓風(fēng)干燥4 h；“2臺鼓風(fēng)機(3)”指用2臺鼓風(fēng)機，每天連續(xù)鼓風(fēng)干燥3 h；“2臺鼓風(fēng)機(6)”指用2臺鼓風(fēng)機，每天鼓風(fēng)干燥2次，每次3 h，為分段鼓風(fēng)干燥。2臺鼓風(fēng)機處理的鼓風(fēng)機均為對面擺放，盡量讓草捆中的空氣充分流通。

表 2　高水分苜蓿打捆人工繼續(xù)干燥L(fēng)9(34)試驗設(shè)計表

1.3指標(biāo)的測算

1.3.1含水量人工輔助干燥試驗期內(nèi)每日上午10:00用電偶水分測定儀測定含水量。

1.3.2草捆發(fā)霉情況草捆發(fā)霉情況在人工干燥試驗結(jié)束時檢測，按照表3所分等級評定。

表 3　草捆霉變等級標(biāo)準(zhǔn)

1.3.3干物質(zhì)(Dry matter，DM)樣品利用鼓風(fēng)干燥箱在105 ℃恒溫條件下干燥3 h后冷卻稱質(zhì)量[12]。

1.3.4營養(yǎng)指標(biāo)測定人工輔助干燥第4天 17:00 對每個試驗草捆進行取樣，樣品立即利用鼓風(fēng)干燥箱在65 ℃恒溫條件下干燥24 h，用于分析營養(yǎng)指標(biāo)。粗灰分(Ash)和粗脂肪(EE)含量測定按《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》[13]中的方法進行。粗蛋白(CP)含量利用FOSS Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀進行測定。中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber，ADF)利用FOSS Fibertec 2010全自動纖維分析系統(tǒng)進行測定。上述指標(biāo)測定結(jié)果均以占DM的質(zhì)量分數(shù)表示。

1.3.5相對飼用價值相對飼用價值(Relative feed value，RFV)是衡量干草質(zhì)量的重要指標(biāo)，由已測的NDF和ADF計算得出[13]。

DDM=88.9-0.779×ADF。

(1)

DMI=120/NDF。

(2)

RFV=DMI×DDM/1.29。

(3)

式中：DDM為可消化干物質(zhì)，DMI為干物質(zhì)采食量。

1.3.6經(jīng)濟指標(biāo)市場調(diào)查表明，苜蓿干草RFV每增加1個單位，價格增加0.32美元/t[14]；電價按0.083美元/(kw·h)計；試驗草捆質(zhì)量按20 kg/個計，1 t為50個試驗草捆；鼓風(fēng)機價格為 33.33 美元/個，功率為0.55 kw，使用時限為5 000 h。按公式4～7計算經(jīng)濟指標(biāo)。

純利潤(美元/t)=毛利潤-固定資產(chǎn)折舊。

(4)

毛利潤(美元/t)=0.32×(試驗處理下RFV-田間干燥下RFV)-電費用。

(5)

電費用(美元/t)=鼓風(fēng)機功率×使用時間×電單價×50。

(6)

固定資產(chǎn)折舊(美元/t)=(鼓風(fēng)機價格×使用時間/使用時限)×50。

(7)

1.4數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用EXCEL 2007 進行整理和分析，采用SAS 8.0 軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同處理高水分苜蓿草捆的水分變化

高水分苜蓿草捆在不同處理下的水分變化見表4。由表4可以看出，人工輔助干燥第4天時只有第5組的苜蓿草捆達到了貯藏的安全含水量(<17%)，為15.23%；水分在17%～20%的只有第4組，為19.85%；水分在20%～25%的共有4組，分別是第2組20.84%、第3組22.89%、第1組23.46%和第7組23.65%；水分在25%以上的共有3組，分別是第6組26.45%、第8組31.38%和第9組32.87%。

2.2不同處理高水分苜蓿草捆的霉變情況評定

不同處理下高水分苜蓿草捆的霉變情況見表5。由表5可以看出，第5組苜蓿草捆最好，其顏色為綠色，有微弱草香味，莖葉保存完好，評為1級；第1，2，3和4組次之，其草捆為淺黃色，伴有輕微霉味，莖葉保存較好，表面有少量菌絲，評為2級左右；第6，7，8和9組較差，其草捆發(fā)白、變灰，有較重的霉味，表面有較嚴重的霉變，評為3級。

表 4　不同處理高水分苜蓿草捆的含水量變化

表 5　不同處理高水分苜蓿草捆的霉變等級

注：括號中的數(shù)據(jù)表示該霉變等級在該組中所占的百分比。

Note:Data in the brackets show the ratios of mold level in the group.

2.3不同處理高水分苜蓿草捆的營養(yǎng)成分及RFV比較

由表6可知，第1組苜蓿的粗灰分含量顯著或極顯著高于其他各組；第2組粗蛋白含量極顯著高于其余各組(P<0.01)，第1，3，6和9組粗蛋白含量差異不顯著(P>0.05)，第1和第3組顯著高于剩余4組(P<0.05)；各組高水分苜蓿草捆的粗脂肪含量以第2組最高，極顯著高于其余8個組(P<0.01)；各組高水分苜蓿草捆的中性洗滌纖維含量第2，6，7和8組差異不顯著，但均顯著或極顯著低于其余各組；各組高水分苜蓿草捆的酸性洗滌纖維含量第2，6，8和9組差異不顯著，但均顯著或極顯著低于其余各組。

表 6　不同處理高水分苜蓿草捆的營養(yǎng)成分含量及RFV

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，標(biāo)不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。

Note:Different lowercase letters in each column indicate significant difference (P<0.05),and different uppercase letters indicate highly significant difference (P<0.01).

經(jīng)測定，9個處理中第2組的 RFV顯著或極顯著高于其他各組。

2.4不同處理高水分苜蓿草捆的經(jīng)濟指標(biāo)分析

不同處理高水分苜蓿草捆的經(jīng)濟指標(biāo)測算結(jié)果見表7。由表7可知，第1、2、6、7和9組呈現(xiàn)正利潤，其他4組為負利潤，其中第2組的純利潤和RFV值明顯高于其他各組。

表 7　不同處理高水分苜蓿草捆的經(jīng)濟指標(biāo)分析結(jié)果

2.5基于RFV的不同處理高水分苜蓿草捆正交試驗結(jié)果

由表8的正交試驗結(jié)果可以看出，通過極差分析，供試4個因素的影響作用大小依次為人工輔助干燥>擺放方式>密度>水分。由正交試驗得出的最佳組合為第2組，即含水量30%～35%，密度120 kg/m3，擺放方式為間隔20 cm，人工輔助干燥方法為2臺鼓風(fēng)機，每天鼓風(fēng)干燥3 h。高水分苜蓿草捆在此處理條件下，RFV為153.62。

表 8　基于RFV的不同處理高水分苜蓿草捆的正交試驗結(jié)果分析

3討論

苜蓿在田間干燥過程中，葉的干燥速率比莖快得多，造成葉片脫落嚴重[15-16]，同時由于苜蓿蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)主要存在于葉片中，進而導(dǎo)致蛋白損失嚴重[17]。高彩霞等[18]研究發(fā)現(xiàn)，苜蓿在高、低含水量(從30%降到8%左右)條件下，隨著打捆前含水量的逐漸下降，莖葉比極顯著增大(P<0.01)，葉片損失率增大，干草的CP顯著降低，NDF、ADF含量顯著上升，灰分變化不明顯。王成杰等[19]研究表明，苜蓿高水分(24.7%)打捆貯藏由于縮短了干燥時間，減少了晾曬過程中蛋白質(zhì)和干物質(zhì)的損失，草產(chǎn)量、干物質(zhì)和粗蛋白較低水分(17.1%)草捆分別提高了1 817，915和92 kg/hm2，與本研究結(jié)果相符。

牛建忠等[20]研究了不同含水量和密度處理苜蓿草捆貯藏100 d過程中的水分散失情況，結(jié)果表明，當(dāng)草捆含水量較高(33.08%)時，隨著草捆密度的降低，水分散失速度加快；草捆含水量為21.16%時，密度對水分散失速度沒有影響。本試驗中，水分在25%～30%時，隨著草捆密度的降低，水分散失速度加快。但由于本試驗為正交試驗，4個因素共同作用，其他2個水分梯度并不完全符合此規(guī)律。

草捆堆垛時要留有通風(fēng)口以利于空氣流通[21-22]。本研究設(shè)置了間隔10，15和20 cm 3個水平，極差分析結(jié)果表明，與水分和密度因素相比，擺放間距在后續(xù)干燥過程中起著更重要的作用。

通過高水分打捆貯藏縮小了莖葉之間的水分差，減少葉片脫落，提高干草捆品質(zhì)，但高水分貯藏也為草捆內(nèi)霉菌的生長繁殖提供了適宜的條件[23]，本試驗在人工輔助干燥的情況下，含水量為35%～40%的草捆霉變嚴重，基本已無利用價值；含水量為30%～35%的次之，且營養(yǎng)價值最好的組合也出現(xiàn)在此水分區(qū)間；含水量為25%～30%的霉?fàn)€程度最輕，其中第5個處理無霉變，但由于其蛋白含量較其他處理低且無經(jīng)濟價值，故無實用價值。

4結(jié)論

影響高水分苜蓿草捆品質(zhì)的因素作用順序依次為：人工輔助干燥>擺放方式>密度>水分；采用水分為30%～35%、密度為120 kg/m3、擺放間隔20 cm、2臺鼓風(fēng)機每日鼓風(fēng)干燥 3 h的條件處理，可有效降低高水分苜蓿NDF和ADF的含量，粗蛋白保存率最高，苜蓿草捆營養(yǎng)價值最高。

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Optimization of continued drying conditions for high moisture alfalfa bales

LIU Ting-yu,ZHANG Ying-chao,GE Gen-tu,WANG Wei,HOU Mei-ling,SUN Lin,JIA Yu-shan

(CollegeofEcologyandEnvironmentScience,InnerMongoliaAgricultureUniversity,Hohhot,InnerMongolia010019,China)

Abstract:【Objective】 The optimum conditions of continued drying for high moisture alfalfa bales were screened to provide technical support for overcoming the issue that second or third harvests are vulnerable to rain and leaf losses.【Method】 L9(34) orthogonal test was designed in this experiment according to 4 factors influencing the quality of high moisture alfalfa,moisture content,density,display interval and assisted dry method.The optimum continued drying conditions were confirmed by analyzing moldy conditions and nutrition ingredient of alfalfa bales as well as comparing relative feed value (RFV) and economic value at different conditions.【Result】 Through comparative analysis,CP and RFV of the second group were 17.13 and 153.62,respectively,which were significant higher than other treatments (P<0.01).According to the orthogonal test range analysis,the factors influence high moisture alfalfa bales quality were in a decreasing order of assisted dry method>display method>density>moisture content.【Conclusion】 The optimal conditions for high moisture alfalfa bales were: moisture content 30%-35%,density 120 kg/m3,display interval 20 cm,and assisted dry with two blowers for 3 h.

Key words:forage storage;alfalfa bales;drying condition

DOI：網(wǎng)絡(luò)出版時間:2016-02-0209:3710.13207/j.cnki.jnwafu.2016.03.006

[收稿日期]2014-07-16

[基金項目]國家現(xiàn)代牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目(CARS-35)

[作者簡介]劉庭玉(1978-)，男，山東臨沂人，副教授，主要從事飼草料加工與貯藏研究。E-mail:lty_nmd@sina.com[通信作者]賈玉山(1962-)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，教授，主要從事飼草料加工與貯藏研究。E-mail:jys_nm@sina.com

[中圖分類號]S816.5+2

[文獻標(biāo)志碼]A

[文章編號]1671-9387(2016)03-0037-06