都帥，劉昊，尤思涵，格根圖，賈玉山*

(1.飼草栽培、加工與高效利用農(nóng)業(yè)部重點實驗室，草地資源教育部重點實驗室，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019; 2.呼倫貝爾市草原工作站，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，飲食結(jié)構(gòu)正發(fā)生著巨大改變，從植物性食物為主的飲食結(jié)構(gòu)向動物性食物轉(zhuǎn)變[1]，在這一轉(zhuǎn)變過程中，食品安全問題頻發(fā)，消費者對食品安全提出了更高要求。優(yōu)質(zhì)干草不僅是畜牧業(yè)健康、穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)，也是生產(chǎn)安全畜產(chǎn)品的前提。近年來，干草產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量受國內(nèi)與國際市場的雙重影響，在調(diào)制技術(shù)與方法保障下，干草產(chǎn)量和質(zhì)量在不斷提高，但貯藏是優(yōu)質(zhì)干草產(chǎn)品還應(yīng)完善的重要一環(huán), 如果離開安全貯存, 優(yōu)質(zhì)干草產(chǎn)品將變?yōu)榱淤|(zhì)產(chǎn)品, 因此優(yōu)質(zhì)干草產(chǎn)品的貯存技術(shù)應(yīng)高度重視[2]。在我國草原牧區(qū)，冬春季節(jié)寒冷而漫長，干草是枯草期反芻家畜維持生命活動的主要能量來源，在反芻家畜日糧中占有重要地位，干草安全貯藏問題日益凸顯。Cochrane等[3]對大麥(Hordeumvulgare)干草和三葉草(Trifoliumincarnatum)、苜蓿(Medicagosativa)、黑麥草(Loliummultiflorum)混播干草貯藏期進行研究發(fā)現(xiàn)，以草垛和草捆形式貯藏15個月后，干物質(zhì)損失為29.7%和32.7%，粗蛋白損失為46.6%和44.5%，飼草品質(zhì)嚴重下降。McDonald等[4]研究結(jié)果表明，干草在貯藏過程中，植物呼吸作用雖已停止，但嗜熱性微生物仍在繼續(xù)活動，分解蛋白質(zhì)和碳水化合物等。微生物存在于種植、收獲、干燥、運輸、貯藏等各個流通環(huán)節(jié)，植物中的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素及無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)為微生物生長提供了良好的基質(zhì)。當(dāng)外部環(huán)境條件符合微生物生長時，微生物開始生命活動，產(chǎn)生各類代謝產(chǎn)物，其中也包括對反芻家畜有毒有害的代謝產(chǎn)物，并通過食物網(wǎng)進行傳遞，最后進入家畜體內(nèi)。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織報道，全球每年約有25%的谷物遭受各種霉菌污染, 其中約2%的農(nóng)產(chǎn)品因霉菌毒素污染超標失去利用價值[5]。在美國，每年因真菌毒素污染造成的經(jīng)濟損失約為10億美元[6]，與美國相比，亞洲和非洲等發(fā)展中國家因真菌毒素污染造成的經(jīng)濟損失更為嚴重[7]。真菌毒素污染主要包括黃曲霉毒素B1(aflatoxin B1，AFB1)、赭曲霉毒素A(ochratoxin A，OTA)、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(deoxynivalenol，DON)、玉米赤霉烯酮(zearalenone，ZEN)和T-2毒素等[8]，在糧食和飼料行業(yè)均有諸多報道[9-10]，為了保證飼料安全，我國已先后規(guī)定了AFB1、OTA、DON、ZEN和T-2毒素在飼料中的臨界量。但真菌毒素對飼草的危害還未見報道。本研究旨在探討打捆密度和堆垛方式對貯藏干草質(zhì)量和衛(wèi)生安全的影響，以期為天然干草安全貯藏提供技術(shù)支撐與理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

試驗地在內(nèi)蒙古錫林浩特市，41°35′-46°46′ N，111°09′-119°58′ E。典型溫帶大陸性半干旱氣候，冬季寒冷、夏季炎熱，年均氣溫1.3～4.9 ℃，年降水量150～400 mm，年際間變化較大，年內(nèi)降水分布不均，70%的年降水量集中在6-8月。無霜期90～120 d，土壤為碳酸鹽淡栗鈣土，耕作層20 cm左右，土壤pH 7.6～8.7。

1.2 試驗材料

試驗材料為內(nèi)蒙古錫林郭勒盟錫林浩特市天然打草場，草地類型為典型草原，試驗地為多年打草場，采用雷沃804牽引式拖拉機打草，草地以克氏針茅(Stipakrylovii)和大針茅(Stipagrandis)為建群種，優(yōu)勢種為羊草(Leymuschinensis)，伴生種為蒙古韭(Alliummongolicum)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)、知母(Anemarrhenaasphodeloides)、大籽蒿(Artemisiasieversiana)等，植被層稀疏，蓋度為30%～55%。試驗于2016年9月開始，天然草地牧草刈割后自然晾曬調(diào)制干草后采用New Holland系列打捆機打捆貯藏。

1.3 試驗設(shè)計

該試驗采用2×3因子裂區(qū)設(shè)計，打捆密度作為主處理因子，堆垛方式作為副處理因子。主處理包括2個打捆密度(A1為160 kg·m-3和A2為120 kg·m-3)，副處理包括3種堆垛方式(B1交叉堆垛、B2縱向堆垛和B3橫向堆垛)，取樣設(shè)置5個時間點，分別為0、7、15、30、60 d。每個處理設(shè)置3個重復(fù)。

1.4 飼草化學(xué)成分測定

采用烘干法測定干物質(zhì)(dry matter，DM)，采用灼燒法測定粗灰分(Ash)，利用FOSS Kjeltec 8400全自動凱氏定氮儀測定粗蛋白質(zhì)(crude protein, CP)，用Ankom 220型纖維分析系統(tǒng)測定酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)和中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)[11]。

1.5 真菌代謝產(chǎn)物測定

AFB1、OTA、DON、ZEN和T-2毒素參照國家標準測定[12-16]。

1.6 數(shù)據(jù)分析與處理

使用Microsoft Office Excel 2007軟件處理數(shù)據(jù)，利用SAS 9.0 (Statistical Analysis System)軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 打捆密度和堆垛方式對干草化學(xué)成分的影響

打捆密度對天然草地青干草化學(xué)成分影響如表1所示。打捆密度對Ash、DM和NDF含量沒有顯著影響(P>0.05)，高密度草捆對 ADF和CP含量影響顯著(P<0.05)，高密度草捆ADF含量顯著低于(P<0.05)低密度草捆，CP含量顯著高于(P<0.05)低密度草捆。而堆垛方式對天然草地干草化學(xué)成分的影響如表2所示。且堆垛方式對Ash、DM、ADF、NDF和CP含量影響均不顯著(P>0.05)。這表明打捆密度是影響干草品質(zhì)的主要因素，且低密度草捆營養(yǎng)物質(zhì)更易流失，高密度草捆貯藏效果要優(yōu)于低密度草捆。

表1 打捆密度對天然草地青干草化學(xué)成分的影響Table 1 The effect of baling density on chemical composition of native hay (%)

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。A：草捆密度。下同。

Note: In the same row, the value with different small letter mean significant differences (P<0.05). A： Baling density. The same below.

表2 堆垛方式對天然草地青干草化學(xué)成分的影響Table 2 The effect of stacking ways on chemical composition of native hay (%)

注： B,堆垛方式。下同。

Note: B, Stacking ways. The same below.

打捆密度和堆垛方式對干草品質(zhì)均有影響，打捆密度和堆垛方式的變化改變了空氣流動性，加大了空氣通透性，使氧化速率和營養(yǎng)物質(zhì)風(fēng)化速度加快。因此，通過改變打捆密度和堆垛方式來改善干草質(zhì)量是緩解干草營養(yǎng)流失的有效手段。

打捆密度、堆垛方式和貯藏時間及交互作用對干草化學(xué)成分影響如表3所示。從主效應(yīng)上看，打捆密度對Ash和DM影響不顯著(P>0.05)，對ADF、NDF和CP含量影響極顯著(P<0.0001)。這說明打捆密度沒有改變飼草Ash和DM含量，但改變了干草和氧氣的接觸面積，使ADF和NDF增長速率相對下降，CP的下降速率減緩。而堆垛方式對Ash、DM、ADF和NDF影響均不顯著(P>0.0001)，只對CP影響極顯著(P<0.0001)。這說明不同堆垛方式在改善空氣流動方向后對Ash、DM、ADF和NDF沒有影響，但能夠改善CP的流失。在貯藏時間條件下，干草品質(zhì)均沒有顯著影響，說明隨著貯藏時間的延續(xù)，必然導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)流失。

打捆密度與堆垛方式兩者交互作用對干草品質(zhì)均沒有顯著影響(P>0.05)，而打捆密度和堆垛方式對干草品質(zhì)均有影響，說明兩者間交互作用存在正效應(yīng)。打捆密度與貯藏時間兩者交互作用只對CP有極顯著影響(P<0.0001)，說明兩者間交互作用對CP存在正效應(yīng)。堆垛方式與貯藏時間兩者交互作用對Ash和CP有極顯著影響(P<0.0001)，說明兩者間交互作用對Ash和CP存在正效應(yīng)。打捆密度、堆垛方式與貯藏時間三者間交互作用對Ash和CP有極顯著影響(P<0.0001)，對DM、ADF和NDF影響不顯著(P>0.0001)，這與堆垛方式與貯藏時間兩者交互作用影響一致說明打捆密度對干草化學(xué)成分起主要作用。

表3 打捆密度、堆垛方式與貯藏時間及交互作用對干草化學(xué)成分影響的三因素方差分析結(jié)果 (P值)Table 3 Results (P-value) of three-way ANVOA on the effects of baling density (A), stacking ways (B), storing time (C) and their interaction on health and safety of native hay

注： C，貯藏時間。下同。

Note: C， Storing time. The same below.

為滿足實際情況，飼草貯存期在不斷變化，故分析了打捆密度和堆垛方式及其交互作用對干草化學(xué)成分的影響。打捆密度對Ash影響不顯著(P>0.0001)，對干草DM、ADF、NDF和CP含量影響顯著(P<0.0001，表4)。而堆垛方式對Ash、DM、ADF、NDF和CP含量均沒有顯著影響(P>0.0001)，打捆密度和堆垛方式的交互作用對飼草Ash、DM、ADF、NDF和CP含量均沒有顯著影響(P>0.0001)。結(jié)合分析干草品質(zhì)變化規(guī)律可以得出，A1B1和A1B3貯藏方式干草營養(yǎng)物質(zhì)流失少，貯藏效果較好。

表4 打捆密度、堆垛方式及交互作用對干草化學(xué)成分影響的二因素方差分析結(jié)果(P值)Table 4 Results (P-value) of two-way GLM on the effects of density (A), stacking (B) and their interactions on chemical compositions of forage

2.2 打捆密度和堆垛方式對真菌毒素的影響

打捆密度對天然草地青干草真菌毒素影響如表5所示。打捆密度對AFB1、T-2和OTA含量均沒有顯著影響(P>0.05)，而對DON和ZEN含量影響顯著(P<0.05)，且高密度草捆中DON和ZEN含量顯著低于(P<0.05)低密度草捆。而堆垛方式對青干草真菌毒素的影響如表6所示。堆垛方式對DON、AFB1、T-2和OTA含量均無顯著影響(P>0.05)，對ZEN含量影響顯著(P<0.05)，表明打捆密度與堆垛方式對干草品質(zhì)均有影響。

表5 打捆密度對青干草真菌毒素的影響Table 5 The effect of baling density on mycotoxin of native hay (μg·kg-1)

表6 堆垛方式對青干草真菌毒素的影響表6 The effect of stacking ways on mycotoxin of native hay (μg·kg-1)

打捆密度和堆垛方式對微生物生長均有影響，打捆密度和堆垛方式的變化改變了空氣流動性和草捆內(nèi)水分含量，影響微生物的生長、繁殖。因此，通過干草打捆密度和堆垛方式來改善微生物生長繁殖是改善干草中真菌毒素的有效手段。

打捆密度、堆垛方式和貯藏時間及交互作用對干草中真菌毒素影響如表7所示。從主效應(yīng)上看，打捆密度對AFB1、DON、T-2和ZEN影響極顯著(P<0.0001)，對OTA影響不顯著(P>0.0001)。這說明打捆密度改變了真菌毒素AFB1、DON、T-2和ZEN的含量，抑制了相關(guān)微生物的生長繁殖，能有效降低干草中這類有毒、有害物質(zhì)。堆垛方式對AFB1、DON和ZEN影響均極顯著(P<0.0001)，對T-2和OTA影響不顯著(P>0.0001)。貯藏時間對AFB1、DON、T-2和ZEN影響均極顯著(P<0.0001)，對OTA影響不顯著(P>0.0001)。這說明隨貯藏時間變化，環(huán)境變化會引起真菌毒素的變化。

表7 打捆密度、堆垛方式與貯藏時間及交互作用對干草中真菌毒素影響三因素方差分析結(jié)果 (P值)Table 7 Results (P-value) of three-way ANVOA on the effects of baling density (a), stacking ways (b), storing time (c) and their interaction on mycotoxins in forage

打捆密度與堆垛方式兩者交互作用對真菌毒素OTA影響不顯著(P>0.0001)，對AFB1、DON和ZEN影響均極顯著(P<0.0001)，由于堆垛方式對T-2影響不顯著(P>0.0001)，而交互作用對T-2影響極顯著(P<0.0001)，這說明兩者之間存在正效應(yīng)。打捆密度與貯藏時間對AFB1、DON、T-2和ZEN影響均極顯著(P<0.0001)，對OTA影響不顯著(P>0.0001)，兩者交互作用表示對T-2含量影響不顯著(P>0.0001)，說明兩者間對T-2毒素存在負效應(yīng)。堆垛方式與貯藏時間兩者交互作用對真菌毒素OTA影響不顯著(P>0.0001)，對AFB1、DON和ZEN影響均顯著(P<0.0001)，貯藏時間對真菌毒素T-2影響極顯著(P<0.0001)，而兩者交互作用表示對T-2含量影響不顯著(P>0.0001)，這說明兩者間對T-2毒素存在負效應(yīng)。打捆密度、堆垛方式與貯藏時間三者間交互作用對真菌毒素OTA影響不顯著(P>0.0001)，對真菌毒素AFB1、DON、T-2和ZEN影響均極顯著(P<0.0001)，這與打捆密度與堆垛方式兩者交互作用對真菌毒素影響一致。而各處理對OTA均不存在顯著影響，說明OTA可能受其他環(huán)境條件影響。

為滿足家畜實際需求情況，飼草貯藏期在不斷變化，故分析了打捆密度和堆垛方式及其交互作用對飼草真菌毒素的影響。打捆密度對AFB1、DON、T-2、OTA和ZEN影響均不顯著(P>0.0001，表8)，說明整體考慮下堆垛方式對AFB1、DON、T-2、OTA和ZEN影響均不顯著(P>0.0001，表8)，而時間會影響飼草中真菌毒素含量。打捆密度和堆垛方式的交互作用對AFB1、DON、T-2、OTA和ZEN均沒有顯著影響(P>0.0001)，這說明打捆密度和堆垛方式是獨立的，兩者間無效應(yīng)。結(jié)合分析干草真菌毒素變化規(guī)律可以得出，A1B1貯藏方式真菌毒素含量少，貯藏效果較好。

表8 打捆密度、堆垛方式及交互作用對干草中真菌毒素的影響二因素方差分析結(jié)果(P值)Table 8 Results (P-value) of two-way GLM on the effects of density (D), stacking (S) and their interactions on mycotoxins in forage

3 討論

水分含量、打捆密度、堆垛方式及貯藏環(huán)境與干草品質(zhì)密切相關(guān)。本研究結(jié)果表明，相同堆垛方式下，打捆密度對Ash和NDF沒有顯著影響，但高密度草捆擁有高的DM、CP含量和低的ADF含量。這表明高密度草捆干物質(zhì)含量更高，低密度草捆蛋白更易流失，高密度草捆貯藏效果更好[17]。此外，打捆密度使草捆表面積與草捆質(zhì)量比發(fā)生變化，密度越小，干草與空氣接觸面積越大，養(yǎng)分越容易流失[3]。但Collins等[18]以苜蓿人工草地進行貯藏試驗研究結(jié)果表明，干草貯藏3個月后，打捆密度對干草品質(zhì)沒有影響，本研究結(jié)果與此相反。這可能是牧草本身原因。本研究中天然草地以禾本科牧草為建群種，飼草柔韌性好，草捆難以壓緊，高密度草捆僅為160 kg·m-3。在Rowley[17]研究中，苜蓿易被壓緊，草捆密度分別為2.07、4.14和6.21 MPa，遠高于160 kg·m-3，空氣難以進入草捆內(nèi)部，氧化作用停止，使干草化學(xué)成分得以保存。關(guān)于堆垛方式對干草化學(xué)成分的影響還未見報道。本研究中，在高密度打捆條件下，堆垛方式對干草化學(xué)成分沒有影響，但低密度草捆對Ash、DM和ADF影響顯著，這間接表明打捆密度是影響干草化學(xué)成分的主要因素。Collins等[18]研究發(fā)現(xiàn)貯藏時間對干草品質(zhì)沒有影響，本研究結(jié)果與此相反。在干草貯藏過程中，由于微生物代謝活動蛋白質(zhì)迅速分解，干草品質(zhì)下降[19]。本研究與Rotz等[19]研究結(jié)果相識，但與Collins等[18]研究結(jié)果的差異主要是打捆密度差異引起的。這也進一步表明打捆密度是影響干草化學(xué)成分的主要原因。

與干草貯藏期間植物呼吸作用和微生物代謝活動不僅造成營養(yǎng)流失，品質(zhì)下降，微生物代謝產(chǎn)物真菌毒素還影響到畜產(chǎn)品安全。目前，相對于牛奶及其制品和飼料真菌毒素精確、快速檢測技術(shù)，國內(nèi)有關(guān)干草貯藏研究較少，國外個別研究主要集中在干草品質(zhì)方面，在干草貯藏過程中真菌毒素研究還未見報道。本研究中，在相同堆垛方式下，打捆密度對OTA沒有影響，但高密度草捆對DON、AFB1、T-2和ZEN影響顯著，顯著低于低密度草捆中真菌毒素含量。這可能是打捆密度使草捆表面積與草捆質(zhì)量比發(fā)生變化，草捆密度小增加了干草與空氣接觸面積，不僅養(yǎng)分越容易流失，更將空氣中的水分帶入草捆，使干草更易發(fā)霉變質(zhì)[1]。在高密度草捆中，堆垛方式對DON、AFB1、T-2、OTA和ZEN沒有顯著影響，在低密度草捆中，堆垛方式對AFB1、T-2和OTA沒有顯著影響，對DON和ZEN影響顯著。這一結(jié)果主要還是打捆密度使草捆表面積與草捆質(zhì)量比發(fā)生變化，導(dǎo)致低密度草捆更易發(fā)霉變質(zhì)，表明打捆密度是影響干草真菌毒素的主要因子。

4 結(jié)論

打捆密度可以顯著的改善天然干草的化學(xué)成分和真菌毒素含量；堆垛方式對干草的化學(xué)成分和真菌毒素有一定的改善；打捆密度和堆垛方式其交互作用對干草品質(zhì)和真菌毒素均有顯著影響。綜合比較干草化學(xué)成分和真菌毒素，在內(nèi)蒙古錫林浩特地區(qū)，打捆密度為160 kg·m-3，采用交叉堆垛貯藏干草效果最佳。