趙蕊蕊， 郭曉軍*， 郭 威,3， 任全軍， 薛曉華， 朱寶成

（1.河北農(nóng)業(yè)大學生命科學學院，河北保定071000；2.張家口市農(nóng)業(yè)科學院，河北張家口075000；3.河北眾邦生物技術有限公司，河北保定071000）

“張雜谷”具有高產(chǎn)、節(jié)水、耐貧瘠、耐干旱等諸多優(yōu)點（范光宇等，2016；楊萬軍等，2016），已被國家列為脫貧產(chǎn)業(yè)。目前，雜交谷子在全國14個省區(qū)已累計推廣3000萬畝，實現(xiàn)節(jié)水30億m3、增產(chǎn)糧食30億kg、增加飼草300萬t。隨著“張雜谷”種植面積的逐年增加，除了食用之外，開始嘗試將其飼草飼料化用于解決畜牧業(yè)飼草料資源不足的問題?！皬堧s谷”秸稈中所含的粗蛋白質為6.22% ～7.35%，尤其在蠟熟期粗蛋白質含量更高，其營養(yǎng)價值與有“飼草之王”稱號的苜蓿接近，高于其他禾本科牧草（楊久仙等，2006）。薄玉琨等（2017）報道，全株“張雜谷”干草可以替代燕麥草飼喂高產(chǎn)奶牛，同燕麥草相比產(chǎn)奶量和乳脂率基本持平，乳蛋白率提高顯著。青貯飼料具有耐貯藏、柔軟多汁、利于動物消化吸收的優(yōu)點，能夠長期保存青綠飼料的營養(yǎng)，在畜牧生產(chǎn)中已得到廣泛使用（張亞格等，2016）。但在實際的青貯過程中，由于所用原料種類和新鮮度不同，青貯表面附著的乳酸菌很少或沒有乳酸菌附著，導致青貯經(jīng)常發(fā)生敗壞、變質現(xiàn)象。為促進青貯發(fā)酵，提高青貯飼料發(fā)酵品質與穩(wěn)定性，往往加入一些不同類型的青貯添加劑。為將秸稈加工轉化成優(yōu)質飼草，提高消化吸收利用率，研發(fā)利用微生物發(fā)酵農(nóng)作物秸稈加工處理技術，有效改變了秸稈的組織結構，降低了木質纖維素含量，同時產(chǎn)生了大量的乳酸，該復合菌劑均為芽孢桿菌制劑，具有生產(chǎn)容易、價格低廉、倉儲期長等特點，能夠保證青貯秸稈快速而良好的發(fā)酵。

目前，“張雜谷”全株專用青貯劑鮮見報道，本試驗旨在研究微生物菌劑對“張雜谷”全株青貯品質及有氧穩(wěn)定性的影響，為“張雜谷”全株青貯生產(chǎn)及青貯品質評價提供科學依據(jù)，并為推動“張雜谷”飼草飼料產(chǎn)業(yè)化奠定基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 樣品 “張雜谷”3號在抽穗期全株刈割后制作青貯飼料。

1.1.2 菌劑 復合菌劑：有效活菌數(shù)為1×1010cfu/g，由枯草芽孢桿菌F-1和枯草芽孢桿菌Y-1d以1∶1含量混合。其中枯草芽孢桿菌F-1產(chǎn)乳酸和乙酸，枯草芽孢桿菌Y-1d產(chǎn)纖維素酶、降解真菌毒素。委托河北眾邦生物技術有限公司生產(chǎn)。

市售青貯劑：有效活菌數(shù)為1×1010cfu/g，由植物乳桿菌和布氏乳桿菌組成。

1.2 試驗方法

1.2.1 “張雜谷”全株青貯 取同一塊地剛收割“張雜谷”3號經(jīng)揉絲粉碎后，分別加入不同的菌劑，然后用液壓打包機打包，每包50 kg，每個試驗組6包，密封發(fā)酵45 d。分組如下：對照組：不添加任何菌劑；試驗組Ⅰ：添加復合菌劑；試驗組Ⅱ：添加市售菌劑。

1.2.2 青貯發(fā)酵品質的評價

1.2.2.1 青貯“張雜谷”的感官評價 按德國農(nóng)業(yè)協(xié)會（ADLG）青貯質量感官評分標準，對各試驗組的感官指標進行評價（農(nóng)業(yè)部畜牧獸醫(yī)司，1996）。

1.2.2.2 青貯“張雜谷”的水分、pH、有機酸的測定水分的測定參照GB/T6435-2006；pH的測定參照劉禎等（2012）的pH計方法；有機酸含量通過氣相色譜測定，氣相色譜分析條件：檢測器溫度270℃，進樣器溫度270℃，柱溫初溫60℃，梯度升溫到220℃，進樣量為2μL，分流比50∶1，采樣時間30 min。N2000色譜工作站，采用保留時間定性，內標法定量。

1.2.2.3 青貯“張雜谷”的營養(yǎng)成分測定 粗蛋白質（CP）的測定采用凱氏定氮法；氨態(tài)氮的測定采用滴定法（鄭喜春，2012）。酸性洗滌纖維（ADF）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌木質素（ADL）的測定采用ANKOM A2000 i全自動纖維儀分析方法。

1.2.3 青貯“張雜谷”的有氧穩(wěn)定性測試 將發(fā)酵45 d的青貯“張雜谷”全部打開，室溫下暴露于空氣中，連續(xù)測定其溫度和pH的變化。

2 結果與分析

2.1 青貯“張雜谷”的感官評價 青貯45 d后，試驗組Ⅰ、Ⅱ均呈黃綠色，未發(fā)現(xiàn)霉變，無丁酸臭味，有芳香味，松軟不粘手，緊壓后濕潤但不形成水滴，符合發(fā)酵秸稈感官評定的優(yōu)級標準。對照組的秸稈未發(fā)現(xiàn)霉變。試驗組發(fā)酵效果優(yōu)于對照組。

2.2 青貯“張雜谷”的水分、pH、有機酸等營養(yǎng)成分 pH是衡量青貯品質的重要指標，能夠反映青貯飼料發(fā)酵的整體效果，一般要求小于4.2。由表1可以看出，對照組和試驗組Ⅰ，Ⅱ的pH均小于4.2，3組的pH相差不大。

表1 青貯“張雜谷”的水分、pH

乳酸、乙酸、丁酸含量是評價青貯品質的重要指標（郭旭生等，2008）。從圖1可以看出，與對照組相比，試驗組Ⅰ和試驗組Ⅱ的乳酸含量分別提高了100%和70.74%（P＜0.05），且試驗組Ⅰ的乳酸含量顯著高于試驗組Ⅱ（P＜0.05），提高了32.23%。乳酸含量的變化表明，復合菌劑和市售菌劑在青貯過程中均可以產(chǎn)生大量的乳酸，從而提高青貯的適口性，并且復合菌劑在提高乳酸含量方面顯著優(yōu)于市售菌劑。

圖1 青貯“張雜谷”的乳酸含量

從圖2可以看出，與對照組相比，試驗組Ⅰ和試驗組Ⅱ的乙酸含量分別降低了33.0%和55.86%，且兩組之間差異顯著（P＜0.05），試驗組Ⅰ的乙酸含量比試驗組Ⅱ高51.77%。較高的乙酸含量可以提高青貯的有氧穩(wěn)定性，但是過高的乙酸又會影響青貯的適口性，復合菌劑在三個組的乙酸含量中居于中間，優(yōu)于其他兩個組。

圖2 青貯“張雜谷”的乙酸含量

從圖3可以看出，與對照組相比，試驗組Ⅰ和試驗組Ⅱ的丁酸含量比對照組降低了28.79%和33.33%，且兩組之間無顯著差異?？梢娗噘A過程中菌劑的添加可以迅速的降低青貯的pH，從而抑制其他腐敗菌的生長，減少丁酸的含量，有效提高秸稈的發(fā)酵品質。

圖3 青貯“張雜谷”的丁酸含量

氨態(tài)氮/總氮值可從蛋白質降解角度評價青貯發(fā)酵品質（郭旭生等，2008）。從圖4可知，試驗組Ⅰ“張雜谷”中氨態(tài)氮/總氮比達到1.41%，較對照組降低了1.70%，差異顯著（P＜0.05）。試驗組Ⅱ與試驗組Ⅰ沒有顯著差別。說明復合菌劑和市售菌劑效果相當，都能夠在發(fā)酵過程中產(chǎn)有機酸，抑制腐敗菌生長，減少粗蛋白質的損失。

青貯中各營養(yǎng)物質含量見圖5。與對照組相比，試驗組Ⅰ的ADF、NDF、ADL含量顯著降低（P＜0.05），ADF含量為38.28%，NDF含量為54.24%，ADL含量為4.06%，與對照組比較分別降低了4.90%、10.40%、2.26%。整體均比其他兩組含量低。試驗組Ⅱ的各種纖維素含量與對照組無顯著差別。可見，復合菌劑中的菌株F-1和Y-1d的纖維素降解能力較強，而市售菌劑主要由乳酸菌組成，乳酸菌一般不具有降解纖維素的能力。

圖4 青貯“張雜谷”的氨態(tài)氮/總氮值

圖5 青貯“張雜谷”各種纖維物質的含量

2.3 青貯“張雜谷”的有氧穩(wěn)定性

2.3.1 青貯“張雜谷”開袋后的料溫變化 由圖6可以看出，將發(fā)酵45 d的青貯“張雜谷”暴露于空氣中，在試驗進行的前9 d，各組的料溫均接近于室溫，并且對照組和試驗組之間的溫度差距也較小。第10天時，對照組的物料溫度開始上升，而此時試驗組的溫度仍與室溫相差不大。第12天時試驗組Ⅱ的溫度也開始高于室溫，與對照組溫度相近，高于室溫5℃。到15 d時試驗組Ⅰ的溫度接近室溫，但還未高于室溫。一般認為當青貯“張雜谷”高于環(huán)境溫度3℃時就開始發(fā)生“二次發(fā)酵”（劉建新等，1999），說明添加菌株F-1和Y-1d的復合菌劑延緩了“二次發(fā)酵”的時間。

圖6 青貯“張雜谷”開窖后的料溫變化

2.3.2 青貯“張雜谷”開袋后的pH變化 由圖7可見，開袋后的前7 d，各組的物料pH彼此之間相差不大，直到第8天，對照組的pH開始上升，12 d時，pH已達到5.99。有報道顯示，當青貯物料pH達到5.0時，則說明已發(fā)生“二次發(fā)酵”（劉建新等，1999）。試驗組Ⅰ的pH在第15天時測定為4.98，試驗組Ⅰ仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，試驗組Ⅱ在第13天pH為5.02，呈不穩(wěn)定狀態(tài)。表明添加菌株F-1和Y-1d的復合菌劑能夠提高青貯張雜谷的有氧穩(wěn)定性。

圖7 青貯“張雜谷”開窖后的pH變化

3 討論

為獲得優(yōu)質的青貯飼料，各國都在積極調配各類復合的微生物青貯接種劑。相對于普遍添加的乳酸菌類，芽孢桿菌具有其自身獨特的優(yōu)勢，其不僅繁殖旺盛，具有較強的抗逆性，在飼料制作、貯存、運輸過程中能夠保持穩(wěn)定和較高的活性（邱雪興等，2014），且生產(chǎn)容易、成本低廉。研究發(fā)現(xiàn)，芽孢桿菌還能夠產(chǎn)生多種的消化酶，其中包括淀粉酶、纖維素酶等，在這些酶的作用下，飼料中復雜的碳水化合物被降解，有助于動物的消化吸收。因此，研究新型芽孢桿菌青貯制劑將具有廣泛的應用價值。

目前對青貯飼料的發(fā)酵品質主要是以乳酸、乙酸、丁酸含量以及氨態(tài)氮占總氮的比值來評價（文奇男等，2011）。乳酸和乙酸能夠迅速降低秸稈的pH，有效的防止霉菌和酵母菌等有害微生物的有 氧 腐 敗 （Driehuis等，1999；Muck等，1991）。Schmidt等（2010）研究表明，在青貯料中添加乙酸后能夠有效的降低pH，抑制好氣性微生物在青貯飼料中的繁殖，防止青貯飼料腐敗變質。與市售菌劑相比較，復合菌劑產(chǎn)乳酸和乙酸含量均較高，在增加青貯飼料適口性的同時還可以提高有氧穩(wěn)定性。氨態(tài)氮主要是由原料中的蛋白質和含氮化合物經(jīng)一些腐敗微生物的分解產(chǎn)生，氨態(tài)氮的含量越高，則青貯飼料品質越差，營養(yǎng)價值也就越低。添加菌劑后試驗組Ⅰ和Ⅱ的氨態(tài)氮殘留都有所下降，復合菌劑和市售菌劑的效果相當，表明這兩種菌劑都能夠更好的抑制霉菌生長，減少粗蛋白質的流失。由于植物性青貯原料纖維素含量較高，大部分的纖維素都難以利用，不能有效提高青貯飼料的消化率（美合熱阿依·木臺力甫，2014）。研究得出，利用纖維素酶制劑可解決粗纖維消化率，增加發(fā)酵糖的含量。然而纖維素分解酶制劑成本較高，制備復雜，添加量有限。現(xiàn)階段纖維素酶添加劑在國內外的應用仍在研究中（美合熱阿依·木臺力甫，2014）。添加微生物菌劑可以有效降解飼料中的纖維素，更大程度的提高纖維素的利用率，還可有效控制成本。試驗組Ⅰ的ADF、NDF、ADL含量比對照組分別降低了4.90%、10.40%、2.26%。與美合熱阿依·木臺力甫（2014）的試驗結果相比纖維素的降解效果較好。試驗組Ⅱ的各種纖維素含量于對照組沒有顯著差別。

在青貯中添加復合菌劑后，不僅能夠提高乳酸含量，保證乙酸含量，降低氨態(tài)氮/總氮和纖維素含量，而且延遲了“二次發(fā)酵”時間，提高了其有氧穩(wěn)定性。添加復合菌劑的試驗組Ⅰ在飼料開袋后料溫和pH與其他兩組相比較低，能夠使發(fā)酵飼料保持穩(wěn)定，延長保存時間。因此，F(xiàn)-1和Y-1d作為一種青貯劑菌種，不僅滿足了一般青貯接種劑的要求，而且因其自身為芽孢桿菌的優(yōu)勢，能夠更好的應用到青貯中。

4 結論

本試驗結果表明，在“張雜谷”全株中添加菌株F-1和Y-1 d的復合菌劑發(fā)酵后，乳酸含量顯著提高，丁酸含量顯著降低，同時氨態(tài)氮/總氮值和不同纖維素含量也有所降低，改善了“張雜谷”的發(fā)酵品質，延遲了“二次發(fā)酵”時間，提高了其有氧穩(wěn)定性。