徐遠(yuǎn)志，劉新平，王立龍，胡鴻姣，何玉惠，張銅會(huì)，景家琪

（1. 中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院奈曼沙漠化研究站， 甘肅 蘭州 730000；2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049；3. 中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院皋蘭生態(tài)與農(nóng)業(yè)綜合研究站， 甘肅 蘭州 730000）

當(dāng)前飼料不足已經(jīng)嚴(yán)重限制了我國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展［1］，提高飼料產(chǎn)量和品質(zhì)至關(guān)重要。面對(duì)日益發(fā)展的畜牧業(yè)，用來(lái)生產(chǎn)飼料的玉米（Zea mays）、大豆（Glycine max）等糧食作物仍需要大量進(jìn)口，開(kāi)發(fā)新型的綠色飼料不僅可以緩解飼料的短缺問(wèn)題，而且是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。我國(guó)灌木植物分布廣，產(chǎn)量大，且營(yíng)養(yǎng)成分含量高，適口性好，對(duì)其進(jìn)行充分合理利用，可以促進(jìn)畜牧業(yè)的發(fā)展。華北駝絨藜（Ceratoides arborescens）是藜科駝絨藜屬旱生半灌木，主要分布在內(nèi)蒙古中東部及華北地區(qū)，其飼用價(jià)值高，產(chǎn)草量大，適口性好，抗逆性強(qiáng)，是馬、駱駝、羊等家畜喜食的優(yōu)良牧草，有巨大的開(kāi)發(fā)潛力［2-4］。目前對(duì)于華北駝絨藜的研究主要關(guān)注其生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、種子、抗性及栽培技術(shù)等方面，但對(duì)其加工利用的研究報(bào)道還較少［5-6］。

青貯不僅可以有效保存新鮮牧草［7］，避免營(yíng)養(yǎng)成分的損失，還可以提升家畜對(duì)飼料的消化利用率［8-9］，長(zhǎng)期以來(lái)一直是反芻動(dòng)物生產(chǎn)中保存牧草的主流技術(shù)［10］。青貯主要依靠乳酸菌將可溶性碳水化合物轉(zhuǎn)化為乳酸，造成低pH 環(huán)境，抑制好氧菌的生長(zhǎng)，使飼料得以保存［11］，并改善適口性［12］。已有研究表明，青貯可以顯著提高玉米秸稈［13］、紫花苜蓿（Medicago sativa）［14］和華北駝絨藜［5］等常見(jiàn)飼用植物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在青貯乳酸發(fā)酵的過(guò)程中，青貯原料的水分是一個(gè)關(guān)鍵因子［15］，過(guò)多或過(guò)少的水分都會(huì)對(duì)青貯效果造成不利的影響。而不同的植物進(jìn)行青貯時(shí)所適宜的水分條件并不相同，需要單獨(dú)進(jìn)行研究確定。實(shí)踐中發(fā)酵品質(zhì)往往較差，通常根據(jù)青貯條件或青貯原料的特性在青貯中使用青貯添加劑［16］。青貯菌劑是用于飼料青貯的一類微生物添加劑，可以調(diào)節(jié)青貯料內(nèi)微生物區(qū)系，調(diào)控發(fā)酵過(guò)程，更好地保留飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值［17］。相比于化學(xué)添加劑，菌劑使用方便，經(jīng)濟(jì)高效，無(wú)污染，對(duì)農(nóng)用機(jī)械無(wú)腐蝕［18］，在青貯飼料制備中更具有適用性。但對(duì)于青貯菌劑施用和配比方面的研究還有待完善，培育和利用效果好且適應(yīng)性強(qiáng)的菌劑，具有重要的實(shí)踐意義。已有研究表明，不同添加劑會(huì)影響華北駝絨藜的青貯品質(zhì)，比如乳酸菌制劑可以降低青貯料的pH 值［2］，添加纖維素酶可以降低粗纖維的含量［5］，從而提高青貯的品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。但關(guān)于華北駝絨藜青貯過(guò)程中水分及水分與菌劑交互作用的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究以華北駝絨藜為青貯對(duì)象，通過(guò)控制含水量和益生菌劑兩個(gè)因素，探究其對(duì)于華北駝絨藜青貯品質(zhì)的影響，篩選最佳青貯方式，為提高華北駝絨藜的青貯品質(zhì)提供指導(dǎo)，促進(jìn)華北駝絨藜適生地區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)奈曼旗境內(nèi)（42°58′ N， 120°43′ E），該區(qū)屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫5.8～6.4 ℃，年平均降水量310～500 mm，且主要集中在6-8 月，年蒸發(fā)量1500～2500 mm。土壤類型主要為風(fēng)沙土，地貌類型為流動(dòng)沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、平緩沙地等［19］。該區(qū)常見(jiàn)的灌木和半灌木有小葉錦雞兒（Caragana microphylla）、華北駝絨藜、興安胡枝子（Lespedeza daurica）等。其中華北駝絨藜主要生長(zhǎng)于固定沙丘、沙地、荒地或山坡上，在該研究區(qū)分布廣泛。

1.2 試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)

樣品采集及試驗(yàn)在科爾沁沙地腹地的中國(guó)科學(xué)院奈曼沙漠化研究站進(jìn)行。益生菌劑為復(fù)合菌劑，以4∶1 的比例添加植物乳桿菌和戊糖片球菌，且添加量大于活菌數(shù)100 萬(wàn)CFU·g-1。于2022 年7 月底收割較嫩的華北駝絨藜莖葉，采用雙因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，A 因素為原料含水量，設(shè)置3 個(gè)水平，通過(guò)整株晾曬不同時(shí)間（0、3、24 h），測(cè)得含水量分別為65%、55%、45%左右；B 因素為添加益生菌劑，設(shè)置4 個(gè)水平，分別為0（不添加）、0.02、0.04、0.06 g·kg-1（鮮重）；共12 個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)6 次，其中3 袋樣品用于營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)，另外3 袋用于青貯品質(zhì)感官評(píng)價(jià)同時(shí)可做備用。

1.3 青貯方法

將華北駝絨藜鍘切至小段，每份樣品稱取500 g，所有樣品通過(guò)均勻噴灑添加1%鮮重的紅糖和0.1%鮮重的纖維素酶，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)添加不同水平的益生菌劑，混合均勻，裝入聚乙烯袋，用真空包裝機(jī)抽真空并封口，室溫遮光條件下放置60 d 后開(kāi)啟，取樣進(jìn)行感官評(píng)價(jià)及相關(guān)指標(biāo)分析。紅糖的主要成分是蔗糖，可以作為益生菌生長(zhǎng)的底物［20］。纖維素酶可以促進(jìn)纖維降解，使可溶性碳水化合物轉(zhuǎn)化為乳酸，降低了青貯飼料的pH 值，使牧草更好地保存［21］。

1.4 指標(biāo)測(cè)定方法

粗蛋白（crude protein， CP）含量=總氮含量×6.25；采用索氏抽提法測(cè)定粗脂肪（ether extract， EE）含量；采用洗滌法測(cè)定植物粗纖維（crude fiber， CF）含量；采用質(zhì)量法測(cè)定植物粗灰分（crude ash）含量；采用差減法計(jì)算無(wú)氮浸出物（nitrogen free extract， NFE）含量；采用鉬銻抗吸光光度法測(cè)定植物全磷（total phosphorus， TP）含量；采用ICP-aes/ms 法測(cè)定Ca 含量［22］。

1.5 數(shù)據(jù)來(lái)源及分析

用于對(duì)比的青貯玉米秸稈及紫花苜蓿營(yíng)養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)飼料成分及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值表》［23］。采用SPSS 25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分別對(duì)同一含水量不同菌劑添加量、同一菌劑添加量不同含水量處理進(jìn)行單因素方差分析，對(duì)兩種處理交互作用進(jìn)行雙因素方差分析，并采用Duncan 法進(jìn)行多重比較；采用Origin 2023 制圖。利用灰色關(guān)聯(lián)度法對(duì)青貯后的樣品進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)，其可以很好地綜合各項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)，評(píng)價(jià)不同處理間的差異性，反映出樣品的優(yōu)劣程度［24］。將12 種不同處理的樣品視為一個(gè)灰色系統(tǒng)，每個(gè)處理的樣品為此系統(tǒng)的一個(gè)因素，分析樣品間的聯(lián)系程度即關(guān)聯(lián)度。構(gòu)建一個(gè)參考樣品X0，X0的營(yíng)養(yǎng)成分含量作為參考數(shù)列［X0（1），…，X0（N）］，參試樣品為比較數(shù)列Xi，對(duì)參試樣品營(yíng)養(yǎng)成分含量與參考樣品相應(yīng)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行排序，即為營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的高低。粗蛋白、粗脂肪、無(wú)氮浸出物為牧草中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量來(lái)源，粗灰分、鈣和磷是礦物質(zhì)，是家畜生長(zhǎng)發(fā)育所必需的，所以這6 個(gè)指標(biāo)越高越好［25］，參考樣品為這些指標(biāo)各自的最大值。粗纖維會(huì)降低飼料的消化率，所以其含量越低越好，參考樣品的粗纖維值為試驗(yàn)樣品中的最低值。采用初值化處理方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，之后代入公式計(jì)算加權(quán)關(guān)聯(lián)度。關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式：

式中：|X0(k)-Xi(k)|為X0數(shù)列與Xi數(shù)列在第k點(diǎn)的絕對(duì)差，為二級(jí)最小差，為二級(jí)最大差，ρ為分辨系數(shù)，一般取ρ=0.5。

式中：N為營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的個(gè)數(shù)。

在牧草中，各營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的貢獻(xiàn)度是不一樣的，為了更加客觀評(píng)價(jià)，需要對(duì)各營(yíng)養(yǎng)成分賦權(quán)重值WK，權(quán)重值根據(jù)前人的研究結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)確定［26］。加權(quán)關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式：

2 結(jié)果與分析

2.1 華北駝絨藜青貯后營(yíng)養(yǎng)成分變化

華北駝絨藜經(jīng)過(guò)青貯后，無(wú)氮浸出物和灰分含量降低，粗脂肪和粗蛋白含量升高，其他營(yíng)養(yǎng)成分變化不大（圖1）。而常見(jiàn)的青貯飼料玉米秸稈和紫花苜蓿，青貯后主要表現(xiàn)為粗蛋白和無(wú)氮浸出物含量升高、粗纖維含量降低。經(jīng)過(guò)青貯，3 種常見(jiàn)飼用植物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值均得到提高，其中，華北駝絨藜的粗蛋白、粗脂肪、灰分、粗纖維和鈣含量最高，但其無(wú)氮浸出物、磷含量最低。

圖1 華北駝絨藜［27］、玉米秸稈、紫花苜蓿青貯后營(yíng)養(yǎng)成分變化［22］Fig. 1 Changes of nutrient composition after C.arborescens， corn straw and alfalfa silage

青貯完成后，按照農(nóng)業(yè)部《青貯飼料質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》［28］，評(píng)定青貯料顏色、氣味、質(zhì)地及是否霉變。華北駝絨藜青貯開(kāi)封后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)青貯料進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。所有處理的樣品均未發(fā)現(xiàn)霉變；顏色均為黃綠色，65%含水量的樣品顏色略深；質(zhì)地均較好，青貯料均不粘手；味道為較濃的酸香味。感官上，所有樣品均表現(xiàn)良好，不同處理之間的差異不明顯。

含水量顯著影響粗蛋白、粗纖維、粗灰分以及鈣含量（圖2，表1，P＜0.01）。益生菌劑顯著影響粗灰分（P＜0.05）和磷含量（P＜0.01）。含水量和益生菌劑的交互作用顯著影響磷含量（P＜0.01），對(duì)其他營(yíng)養(yǎng)成分影響不顯著（P＞0.05）。含水量為45%時(shí)，添加菌劑相對(duì)于對(duì)照沒(méi)有顯著變化（P＞0.05）。含水量在55%以上時(shí)，添加菌劑使得營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生了顯著變化（P＜0.05）。粗脂肪和無(wú)氮浸出物含量不受含水量和益生菌劑的影響（P＞0.05）。

表1 樣品營(yíng)養(yǎng)成分方差分析Table 1 Variation analysis of sample nutrient composition （F value）

圖2 不同處理間營(yíng)養(yǎng)成分含量Fig.2 Nutrient content in different treatments

線性擬合結(jié)果（圖3）顯示，粗蛋白、粗纖維和灰分與含水量顯著相關(guān)（P=0.001、P＜0.001、P＜0.001），磷含量與益生菌劑添加量顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。且粗纖維含量對(duì)原料含水量更加敏感，灰分含量次之。其他指標(biāo)與這兩種處理無(wú)顯著的線性關(guān)系（P＞0.05）。隨含水量增大，粗纖維減少的量與粗蛋白和灰分增加的量接近，說(shuō)明更高原料含水量的青貯條件有利于粗纖維轉(zhuǎn)化為粗蛋白和灰分，提高了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。添加過(guò)多的益生菌劑降低了樣品中磷的含量，不利于提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

圖3 含水量和益生菌劑與營(yíng)養(yǎng)成分的線性擬合Fig.3 Linear fits between water content and probiotics to nutrient composition

2.2 最佳青貯條件篩選

灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值排序結(jié)果（表2）顯示，65%含水量條件下，青貯后的營(yíng)養(yǎng)成分加權(quán)關(guān)聯(lián)度普遍較高，都在0.8 以上；45%條件下處理的樣品較低，均低于0.8。添加益生菌劑0 和0.02 g·kg-1的樣品青貯效果普遍好于0.04 和0.06 g·kg-1處理的樣品，且添加0.02 g·kg-1菌劑的關(guān)聯(lián)度最高，呈現(xiàn)出隨菌劑添加量的增大，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值先增大后減小的趨勢(shì)。相同的水分條件下，添加0.02 g·kg-1益生菌劑關(guān)聯(lián)度最好；相同的菌劑添加量條件下，65%含水量的樣品關(guān)聯(lián)度最好。青貯效果最差的是含水量最低且不添加菌劑的樣品。相反地，青貯效果最佳的是含水量65%，且添加益生菌劑0.02 g·kg-1。

3 討論

3.1 含水量對(duì)青貯品質(zhì)的影響

原料適宜的含水量是制作優(yōu)質(zhì)青貯飼料的重要條件［29］?，F(xiàn)有的研究對(duì)很多植物進(jìn)行了水分控制的青貯試驗(yàn)，結(jié)果并不相同。對(duì)光葉紫花苕（Vicia villosa）進(jìn)行晾曬，含水量降低后再對(duì)其進(jìn)行青貯的效果好于直接青貯［30］；晾曬高冰草（Agropyron elongatum）降低其水分，較低的含水量可以提高其青貯發(fā)酵的品質(zhì)［31］；低水分稻草（Oryza sativa）的青貯品質(zhì)優(yōu)于常規(guī)水分［32］。但也有研究結(jié)果表明，較高的含水量（75%）對(duì)辣椒（Capsicum annuum）秸稈的青貯效果更好［33］；在苜蓿青貯發(fā)酵過(guò)程中，青貯料水分過(guò)低會(huì)降低反應(yīng)介質(zhì)中水的活性，導(dǎo)致產(chǎn)酸菌缺乏水分，使得青貯酸度積累變慢，對(duì)發(fā)酵造成不利影響［34］。因此，最適宜青貯的原料含水量因植物種類的不同而存在差異，可能與不同植物可溶性糖含量和植株表面乳酸菌的含量不同有關(guān)。本研究的結(jié)果表明，在含水量為45%～65%，較高的含水量更有利于華北駝絨藜青貯品質(zhì)的提高。隨著含水量的增加，粗蛋白含量顯著增加、粗灰分含量極顯著增加，鈣的含量顯著增加，粗纖維則與含水量顯著負(fù)相關(guān)，從而提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。但并不能證明含水量越高越好，含水量過(guò)高會(huì)加快營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解，同時(shí)促進(jìn)不良微生物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致青貯腐?。?5］；含水量過(guò)低會(huì)限制微生物的活性，阻礙乳酸的產(chǎn)生，導(dǎo)致發(fā)酵速率減慢并產(chǎn)生丁酸等不良產(chǎn)物［36］，不僅降低了華北駝絨藜青貯的品質(zhì)，還容易產(chǎn)生酵母菌和霉菌，對(duì)飼料造成破壞［37］。試驗(yàn)結(jié)果也說(shuō)明造成華北駝絨藜青貯發(fā)生腐敗的含水量閾值要高于65%。王星凌等［37］的試驗(yàn)也已證明，80%的含水量會(huì)導(dǎo)致苜蓿腐敗，45%的含水量導(dǎo)致青貯產(chǎn)生有害菌。因此，在華北駝絨藜青貯時(shí)，若青貯料含水量低于65%，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃痔砑印?/p>

3.2 益生菌劑對(duì)青貯品質(zhì)的影響

添加青貯菌劑可以提高青貯中乳酸的含量，降低pH 值，有利于青貯過(guò)程［38］。青貯菌劑可以提高甜高粱（Sorghum dochna）秸稈的總糖含量，降低粗纖維含量，提高其青貯品質(zhì)［39］。在苜蓿裹包青貯中添加青貯菌劑，可以降低丁酸含量，提高乙酸含量，抑制酵母菌和霉菌的數(shù)量［40］。但添加菌劑并不是一直有效。在對(duì)駝絨藜進(jìn)行青貯時(shí)，加入乳酸菌制劑Lalsil Dry，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其不能有效地改善青貯的品質(zhì)［5］。添加乳酸菌、纖維酶劑和飼料益生菌素均對(duì)低水分紫花苜蓿青貯營(yíng)養(yǎng)成分含量沒(méi)有顯著影響［41］。還有研究表明，添加青貯菌劑對(duì)甜高粱青貯沒(méi)有明顯的改善作用，因此在青貯中無(wú)須添加菌劑［42］。所以青貯菌劑的選擇至關(guān)重要。本研究中除灰分和磷含量外，益生菌劑并沒(méi)有顯著影響營(yíng)養(yǎng)成分。但試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著菌劑添加量的增大，粗灰分和無(wú)氮浸出物含量呈先增大后減小的趨勢(shì)，同時(shí)粗纖維有先減少后增大的趨勢(shì)，且磷和鈣含量有明顯的減少趨勢(shì)，說(shuō)明菌劑并不是越多越好，添加適宜的菌劑量就可以滿足青貯的需要，這與胡鴻姣等［43］對(duì)于小葉錦雞兒青貯的研究結(jié)果相似。添加菌劑可以提高青貯中乳酸菌的數(shù)量和豐富度，增加有利菌群的相對(duì)優(yōu)勢(shì)度，促進(jìn)發(fā)酵過(guò)程中乳酸的產(chǎn)生，降低青貯環(huán)境的pH 值，抑制厭氧菌的生長(zhǎng)，還可以提高干物質(zhì)的利用率，從而提高青貯飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和儲(chǔ)存穩(wěn)定性［44］。因此，通過(guò)控制添加菌劑的量，可以增加粗蛋白、粗灰分等營(yíng)養(yǎng)成分的含量，并降低粗纖維的含量，從而提高青貯飼料的適口性［45］。

3.3 華北駝絨藜最佳青貯方式

苜蓿是牧草之王［46］，但華北駝絨藜的粗蛋白、粗脂肪及礦物質(zhì)（磷、鈣）含量要高于苜蓿［22］，說(shuō)明其有潛力成為優(yōu)良飼料。但華北駝絨藜作為木本植物，含有較多的纖維素，降低了其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，在青貯過(guò)程中加入纖維素酶有助于降低纖維素含量。通過(guò)青貯提高飼料營(yíng)養(yǎng)成分的同時(shí)，也能提高飼料的適口性和消化率，更好地促進(jìn)華北駝絨藜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的提高。試驗(yàn)結(jié)果表明，在一定的水分條件下（含水量＞55%）添加益生菌劑可以提高華北駝絨藜的青貯品質(zhì)。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果，最佳的青貯條件是：含水量65%，添加益生菌劑0.02 g·kg-1。建議通過(guò)控制合適的原料含水量，添加少量的益生菌劑來(lái)提高青貯的品質(zhì)。

4 結(jié)論

含水量、益生菌劑及兩者的交互作用顯著影響華北駝絨藜青貯的營(yíng)養(yǎng)成分含量，且含水量對(duì)青貯品質(zhì)的影響大于益生菌劑的影響。在適宜的水分條件下，添加較少量的益生菌劑可以提高青貯品質(zhì)。對(duì)于華北駝絨藜，青貯的最佳條件為：原料含水量65%，益生菌劑添加量0.02 g·kg-1，可以有效提高青貯料中粗蛋白和灰分的含量，并降低粗纖維的含量，提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。本研究為提升華北駝絨藜的青貯效果提供了數(shù)據(jù)及技術(shù)支撐，進(jìn)一步推動(dòng)了華北駝絨藜在畜牧業(yè)中的應(yīng)用，為內(nèi)蒙古中東部地區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。