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典型草原天然牧草青贮品质动态研究

2024-07-06 109 上传者：管理员

摘要：天然牧草是草原畜牧业生产中最主要的物质基础，提高其饲用价值具有重要意义。为探讨天然牧草青贮品质的动态变化规律，以典型草原天然牧草为试验材料，在青贮1、3、5、7、15、30 d和60 d后分别测定其营养品质、发酵指标和微生物数量。结果表明：青贮时间对天然牧草青贮的营养品质、发酵品质和微生物数量均有显著影响（P<0.05）。随着青贮时间的延长，干物质、粗蛋白、可溶性碳水化合物含量和pH呈逐渐下降的趋势，乳酸、乙酸、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量呈逐渐上升的趋势，乳酸菌数量逐渐增多，酵母菌、一般好氧性细菌和大肠杆菌数量逐渐减少。综上，天然牧草青贮60 d的发酵品质最优。但天然牧草以常规方式进行青贮效果并不理想，在生产中可考虑添加适宜的发酵菌剂进行青贮。

关键词：
发酵品质
天然牧草
微生物数量
营养品质
青贮
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天然牧草作为草原畜牧业的主要物质基础发挥了重要作用，我国的天然牧草资源十分丰富，面积达3.96×108 hm2，是世界第二大的草原大国，但其每公顷生产的畜产品单位远低于世界平均水平，调制和加工技术也未达到先进水平。因此，天然牧草资源仍蕴藏着巨大的产量和品质提升空间[1]。干草是天然牧草的传统利用方式，但干草的质量和适口性易受环境因素影响，因此通过收获干草解决当地饲草季节和年度失衡存在一定局限性[2]。青贮作为保存动物饲料和新鲜饲料作物的传统方法，可以全年为动物提供饲料，有效地减少饲料的营养损失并延长储存时间，在全球畜牧生产中广泛应用[3]。青贮发酵是一个动态的微生态系统，营养品质、发酵品质和微生物数量是动态变化的，并具有一定的规律。前人在苜蓿[4]、全株玉米[5]、构树[6]等青贮发酵过程中对青贮品质和微生物数量的动态变化进行了许多卓有成效的研究。另有研究发现，青贮可以改善天然牧草的品质特性和饲用价值，但受到草原类型、收获时期和发酵时间等的影响[7]。截至目前，对典型草原天然牧草青贮发酵品质和微生物数量的动态变化规律报道较少。鉴于此，本研究以内蒙古典型草原天然牧草为青贮原料，从营养品质、发酵品质以及微生物数量出发对整个发酵过程进行分析，探索天然牧草青贮不同发酵时间的微生态系统动态变化情况，为天然牧草的高效利用提供技术支持。

1、材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为内蒙古自治区锡林浩特市毛登牧场的典型草原天然牧草，草群主要以羊草（Leymus chinensis）、大针茅（Stipa grandis）和糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）为主。于2022年8月10日收获，切短至1～2 cm备用，混合均匀后作为青贮原料。

1.2 试验设计

称取混合均匀的天然牧草250 g装入聚乙烯青贮袋中，抽真空后封口密封，置于室温下避光保存，每个发酵时间包含3次重复。天然牧草青贮分别在发酵的第1、3、5、7、15、30、60天开袋测定相关指标。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 营养品质

利用105℃烘干法测定干物质（DM）含量[8]；利用GB 6439—1992中的燃烧法测定有机质（OM）含量；利用GB/T 6432—2018的方法测定粗蛋白（CP）含量；利用Ankom 2000型纤维分析系统（北京安科博瑞科技有限公司）测定酸性洗涤纤维（ADF）和中性洗涤纤维（NDF）含量；利用VELP SER148/6脂肪测试仪（北京盈盛恒泰科技有限责任公司）进行粗脂肪（EE）含量测定；采用蒽酮-硫酸比色法测定可溶性碳水化合物（WSC）含量[9]。

1.3.2 发酵品质

利用p H计测定p H；采用高效液相色谱（High performance liquid chromatography,HPLC）法测定乳酸（Lacitc acid,LA）、乙酸（Acetic acid,AA）、丙酸（Propaonic acid,PA）、丁酸（Butyric acid,BA）含量，并计算LA/AA；氨态氮（Ammonia nutrition,NH3-N）含量采用苯酚-次氯酸比色法测定[10]。

1.3.3 微生物数量

MRS培养基（de Man,Rogosa,Sharpe)30℃恒温厌氧培养48 h用于测定乳酸菌（Lacitc acid bacteria,LAB）数量；PDA培养基（Potato dextrose agar)30℃恒温培养24 h用于测定酵母菌（Yeasts）和霉菌（Molds）数量；NA培养基（Nutrient agar)30℃恒温培养24 h用于测定一般好氧性细菌（Aerobic bacteria）数量；BLB培养基（Blue light broth agar)30℃恒温培养48 h用于测定大肠杆菌（Coliform bacreria）数量[11]。

1.4 数据分析

利用Excel 2021软件进行试验数据的基础整理与表格绘制，使用SAS 9.2软件进行单因素方差分析（one way ANOVA），平均值间差异显著性用邓肯氏法（Duncan’s）进行多重比较。P<0.05表示差异显著，P<0.01表示差异极显著。

2、结果与分析

2.1 天然牧草的营养品质及附着微生物数量

如表1所示，天然牧草干物质含量以鲜质量计为51.22%，粗蛋白含量以干物质量计为10.90%，中性洗涤纤维含量以干物质量计为66.99%，酸性洗涤纤维含量以干物质计为36.66%，粗脂肪含量为3.29%，有机质含量以干物质量计为95.22%，可溶性碳水化合物含量以干物质计为1.88%。微生物数量均以鲜质量计，附着的乳酸菌数量为4.63 lg(CFU/g），霉菌数量为3.52 lg(CFU/g），酵母菌数量为5.47 lg(CFU/g），一般好氧性细菌数量为6.36 lg(CFU/g），大肠杆菌数量为2.60 lg(CFU/g）。

2.2 天然牧草青贮厌氧发酵阶段营养品质动态变化情况

由表2可知。随着发酵时间的延长，DM含量呈现降低趋势。发酵1 d的DM含量最高，为46.46%，发酵1 d的DM含量显著高于除发酵3 d以外的其他处理（P<0.05）。随着发酵时间的延长，CP含量呈现降低趋势，发酵60 d时的CP含量降低至8.38%。NDF和ADF含量随着发酵时间的增加呈现降低趋势，发酵60 d时含量分别为61.23%和34.97%。发酵30 d时EE含量最高，显著高于发酵1 d和3 d(P<0.05）时。随着发酵时间的延长，WSC含量呈现降低趋势，发酵60 d时WSC含量降低至0.99%，显著低于其他发酵阶段的含量（P<0.05）。

表1天然牧草的原料特性

2.3 天然牧草青贮厌氧发酵阶段发酵品质动态变化情况

由表3可知，随着发酵时间的延长，p H呈降低趋势，在发酵后期（60 d）降低至5.19，与其他发酵阶段存在显著差异（P<0.05）。在整个发酵阶段，LA和AA含量呈现增加趋势，发酵60 d时LA和AA含量显著高于其他发酵时间（P<0.05）。在发酵1～7 d时未检测到PA，发酵15～60 d检测出PA，发酵60 d时PA含量显著高于发酵15 d时（P<0.05）。在发酵1～30 d时BA含量呈先增加后降低的趋势，发酵60 d时未检测到BA。NH3-N含量总体上呈现增加趋势，且发酵60 d时NH3-N含量显著高于发酵初期（1 d、3 d和5 d)(P<0.05）。LA/AA的变化呈现先增加后降低趋势，在发酵7 d时达到峰值。

2.4 天然牧草青贮厌氧发酵阶段微生物数量动态变化情况

由表4可知，随着青贮时间的延长，乳酸菌数量呈先增加后降低趋势，在发酵7 d时乳酸菌数量最多，显著高于发酵1 d和60 d(P<0.05）。酵母菌、一般好氧性细菌和大肠杆菌数量随青贮时间的延长总体上呈现下降趋势，发酵后期（60 d），酵母菌数量显著低于其他发酵时间（P<0.05），一般好氧性细菌数量显著低于发酵初期（1、3、5 d和7 d）。发酵7 d后未检测到大肠杆菌，整个发酵阶段均未检测到霉菌。

表2天然牧草青贮营养品质动态变化情况

3、讨论

3.1 天然牧草青贮发酵阶段营养品质变化特性

营养品质是评价牧草品质和商业价值的必要指标。衡量青贮饲料营养质量的一个主要指标是DM含量。减少DM的损失对于提高青贮饲料的质量具有重要的现实意义[12]。本研究中，天然牧草青贮中DM含量随着青贮时间的延长呈现下降的趋势。青贮过程中，不同阶段的一个共同问题就是DM的损失，这可能导致青贮饲料产量出现不同程度的损失。CP、NDF和ADF含量是衡量青贮饲料质量的关键指标。本研究中，天然牧草的NDF和ADF的含量随着青贮时间的增加而减少。在青贮早期，植物酶和细菌主要负责蛋白质分解，可以将蛋白质降解为肽，并进一步降解为NH3-N。随着青贮发酵的延续，以LA为主的有机酸在乳酸菌的作用下不断积累，酸的水解作用增强，半纤维素被分解，NDF和ADF的含量下降[13]。天然牧草青贮前后阶段EE损失量比较少，一定程度上可以保证青贮饲料的适口性。侯美玲等[14]在研究草甸草原的天然牧草青贮时也发现，不同牧草的EE含量变化规律保持一致，青贮前后EE含量无显著变化。本研究中天然牧草青贮饲料在不同青贮阶段的EE含量为3.28%～3.76%，也进一步验证了这一结果。青贮饲料中的WSC含量是维持正常代谢活动的重要发酵底物，因此发酵质量受WSC含量的影响。在本研究中，天然牧草的WSC含量随着青贮时间的延长呈下降趋势，可能是由于随着青贮发酵进程的推进，WSC被乳酸菌发酵利用产生以LA为主的有机酸而导致其含量下降[15]。

表3天然牧草青贮发酵品质动态变化情况

表4天然牧草青贮微生物数量动态变化情况[lg(CFU/g)]

3.2 天然牧草青贮发酵阶段发酵品质变化特性

青贮是一个复杂的细菌发酵过程，牧草原料表面附着的乳酸菌在密闭厌氧条件下利用WSC等底物，造成有机酸的积累，从而导致p H降低，并抑制有害微生物生长，使得青贮饲料能长期保存。随着青贮时间的延长，天然牧草青贮饲料的p H均呈下降趋势，这与前人的研究结果相一致[16]。牧草青贮饲料中LA和AA的含量决定了其p H，高含量的LA和AA与更高品质的青贮饲料质量相关。提高LA和AA的含量可能是改善发酵质量的有效途径。本试验中，天然牧草青贮的LA和AA含量随着青贮时间的延长而增加，这也进一步验证了LA与AA的积累会造成p H的下降。LA/AA可以反映牧草青贮过程中的同型发酵程度，其值越高表明同型发酵程度越高。在本试验中，与青贮前期相比，在青贮后期天然牧草青贮的LA/AA均得到显著提升。BA含量超过一定阈值被认为是发酵质量差的标志，另有研究指出，少量的BA含量有助于干物质的积累和能量的减少[17]。在本研究中，天然牧草青贮饲料中都检测到了BA，但低于2 g/kg，表明发酵品质良好。NH3-N含量反映了氨基酸和蛋白质的分解程度。NH3-N含量越高，氨基酸和蛋白质被梭状芽孢杆菌等腐败菌分解为NH3-N的程度就越高，发酵质量就越差[18]。天然牧草青贮的NH3-N的含量随着青贮时间的延长有增加的趋势，但其含量均低于10 g/kg，这表明蛋白质降解程度较低。

3.3 天然牧草青贮发酵阶段微生物数量变化特性

牧草发酵过程是由微生物活动驱动的。因此，发酵过程中微生物种群的数量变化特别重要。乳酸菌的数量直接决定了青贮饲料发酵的质量，其代谢活动是影响青贮发酵过程的关键因素[19]。在天然牧草青贮饲料发酵过程中，随着发酵时间的延长乳酸菌的数量呈现先升高后降低的规律，这与王伟等[20]的研究结果相似。在青贮过程中，天然牧草青贮饲料的酵母菌和一般好氧性细菌的数量均逐渐下降，产生这一原因主要是由于随着厌氧发酵进程的不断延续使得p H降低和乳酸积累。这与前人在稻草青贮过程中的研究结果相一致[21]。大肠杆菌和霉菌也是评估发酵质量的重要指标，其次级代谢产物可能影响牲畜和人类健康。天然牧草在青贮7 d后就开始检测不到大肠杆菌。霉菌在整个青贮过程中均未检出，这一结果与詹佳琦等[22]的研究结果一致。从整体来看，随着青贮进程的延续，乳酸菌数量呈上升趋势，而酵母菌、一般好氧性细菌、大肠杆菌和霉菌的生长受到不同程度的抑制，主要体现在其数量的下降上。

4、结论

天然牧草青贮60 d的发酵品质最优，但天然牧草不适合单独青贮，可考虑添加合适的发酵菌剂来提升其发酵品质。

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