甘蔗尾或甘蔗与桑叶混合青贮对其青贮品质的影响

2022-02-20周晓康张男吉顾啟超郑一民麻艳群邹彩霞

动物营养学报 2022年1期

周晓康张洁张男吉顾啟超郑一民麻艳群邹彩霞

(广西大学动物科学与技术学院，南宁 530003)

随着我国经济高速发展，人们对动物产品的需求日益增长，“人畜争粮”矛盾日益加剧。反刍动物对粗饲料的适应比较广泛，加快发展反刍动物“节粮型”畜牧业有助于缓解“人畜争粮”矛盾。优质粗饲料资源短缺是制约反刍动物高效养殖的主要因素，为促进反刍动物生产可持续发展，开发青绿饲料资源的饲料化技术非常关键，而青贮饲料具有能长期保存、适口性好等优点，可作为反刍动物饲料的第一选择，能有效降低畜牧业的用粮量。

广西地区非常规饲料资源丰富，如全株甘蔗、甘蔗尾、桑叶等，但这些饲料资源长期未得到合理利用。不能用于榨糖的次品全株甘蔗可以作为粗饲料的替代品，全株甘蔗的特点是可溶性碳水化合物和纤维含量高，直接饲喂会造成较低的摄入量和消化率[1]；甘蔗尾是甘蔗的主要副产品，由甘蔗收获后遗弃的顶部2～3个枝节及其附带的枝叶组成，其蛋白质含量低，具有季节积累性[2]；桑叶的粗蛋白质和水分含量高，易腐败变质，难以长期储存[3]。同时，由于粗蛋白质含量较高的青绿饲料缓冲能较高，单独青贮效果较差。如果能将广西地区的非常规饲料以青贮方式调配成质地柔软、营养价值全面、适口性好的优质青贮饲料，不仅能保证优质粗饲料的全年供给和提高当地非常规饲料资源的利用率，还能促进当地“节粮型”畜牧业的发展。因此，深入开展广西地区非常规饲料资源的混合青贮研究尤为重要。

研究表明，桑叶表面附着的乳酸菌数量很低[4]，伴随其高蛋白质和高缓冲能的特性，单独青贮难以成功。甘蔗是广西地区特种经济作物，主要用于榨糖行业，但当地机械化程度较低，其收集、运输等过程也比较困难，导致次品全株甘蔗和甘蔗尾田间滞留或丢弃，造成资源浪费。一般来讲，甘蔗在青贮过程中，其高可溶性碳水化合物含量往往导致青贮饲料具有高乙醇含量，增加干物质损失并降低其营养价值；甘蔗尾具备可观的可溶性碳水化合物含量，并且其植株表面附着可观的乳酸菌数量，超过5.0 lg(CFU/g FM)[5]。然而，甘蔗和甘蔗尾由于纤维含量高导致适口性差，降低了动物对其的利用率，与桑叶混合青贮可改善其利用效率，并且甘蔗(尾)提供额外的乳酸菌数量和可溶性碳水化合物，同时降低混合青贮原料的的缓冲能，使pH迅速降低，以抑制蛋白质的水解，从而达到改善饲料整体营养价值和适口性的目的。

由于粗蛋白质含量较高的青绿饲料缓冲能较高，单独青贮效果较差，能否通过与含糖量较高的青绿饲料混合青贮以调节青贮原料中的粗蛋白质和糖分含量，进而调制成质地柔软、营养价值全面、适口性好的优质青贮饲料呢？我们设想甘蔗(尾)与桑叶混合青贮可能具有潜在的优势：1)甘蔗尾和甘蔗可提供足够的可溶性碳水化合物来促进发酵；2)桑叶可提供蛋白质，增加饲料中粗蛋白质含量和平衡饲料营养结构；3)混合青贮可能对发酵微生物具有协同作用[6]。甘蔗和甘蔗尾的可溶性碳水化合物、粗纤维、粗蛋白质等含量不同，对混合青贮饲料的青贮品质和营养结构改善程度可能不同。因此，本试验分别探讨甘蔗尾与桑叶、甘蔗与桑叶混合青贮对其青贮品质、营养价值和有氧稳定性的影响，为当地甘蔗、甘蔗尾与桑叶混合青贮饲料的实际应用提供科学依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验1：甘蔗尾与桑叶混合青贮对其青贮品质的影响

青贮前采样：桑叶(桂桑优12号)采自广西大学动物科学技术学院牧场试验基地；甘蔗尾(桂糖11号)采自广西大学生命科学院的试验基地。上述新鲜原料采集时间为2018年12月24日，其营养特性和主要微生物数量见表1。

表1 新鲜甘蔗尾和桑叶的营养特性和主要微生物数量Table 1 Nutritional characteristics and microbial counts of fresh sugarcane top and mulberry leaf

1.1.2 试验2：甘蔗与桑叶混合青贮对其青贮品质的影响

青贮前采样：桑叶(桂桑优12号)采自广西大学动物科学学院桑叶试验基地；甘蔗(桂糖11号)采自广西大学生命科学院的试验基地。上述新鲜原料采集时间为2019年10月19日，其营养特性和主要微生物数量见表2。

表2 新鲜甘蔗和桑叶的营养特性和主要微生物数量Table 2 Nutritional characteristics and microbial counts of fresh sugarcane and mulberry leaf

1.2 试验设计

试验1：将甘蔗尾和桑叶切碎至长度2 cm左右，桑叶和甘蔗尾采用5种混合比例，每个混合比例设5个重复，甘蔗尾占比vs桑叶占比分别为100∶0(甘蔗尾组)、75∶25(75%甘蔗尾组)、50∶50(50%甘蔗尾组)、25∶75(25%甘蔗尾组)、0∶100(桑叶1组)。将青贮原料充分混匀，装入2.5 L塑料罐中并压实(密度≥616 kg/m3FM)，密封，青贮255 d。有氧暴露采样时间点分别为有氧暴露第0、1、2、3、4、5、6、7天。

试验2：将甘蔗和桑叶切碎至长度2 cm左右，桑叶和甘蔗采用5种混合比例，每个混合比例设5个重复，甘蔗占比vs桑叶占比分别为100∶0(甘蔗组)、75∶25(75%甘蔗组)、50∶50(50%甘蔗组)、25∶75(25%甘蔗组)、0∶100(桑叶2组)。将青贮原料充分混匀，装入2.5 L塑料罐中并压实(密度≥616 kg/m3FM)，密封，青贮255 d。有氧暴露采样时间点分别为有氧暴露第0、2、4、6、8、10、12、14天。

1.3 指标测定

1.3.1 常规营养成分含量测定

干物质(DM)含量参考张丽英[7]的方法测定；粗蛋白质含量(CP)采用凯氏定氮仪测定；中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量参考Van Soest[8]的方法测定；半纤维素(HC)为中性洗涤纤维与酸性洗涤纤维之差；粗纤维(CF)含量参考GB/T 6434—2005仲裁法测定[9]；粗灰分(Ash)含量在马弗炉中550 ℃燃烧5 h后测定；有机物(OM)含量为100减去粗灰分百分含量；可溶性碳水化合物(WSC)含量参考Murphy[10]的方法测定；缓冲容量( BC)参考姜军等[11]的方法测定。青贮损失计算公式如下：

青贮损失(%)=100×[青贮后罐重(g)-青贮前罐重(g)]/[青贮前罐重(g)-青贮空罐重(g)]。

1.3.2 发酵参数测定

pH：参考文献[12]的方法采用pH计测定。

氨态氮(NH3-N)含量：参考Broderick等[13]的方法测定。

乳酸(LA)含量：参考Pryce[14]的方法测定。

乙酸(AA)、丙酸(PA)、丁酸(BA)和乙醇含量：参考Erwin等[15]的方法测定。

1.3.3 主要微生物数量

乳酸菌、肠杆菌、酵母菌和霉菌数量：采用平板计数法测定。

1.4 数据处理与分析

所有数据分析在R语言(版本4.1)中进行，乳酸菌、肠杆菌、酵母菌和霉菌数量通过lg (n+1)(CFU/g)进行转换(n=菌群形成单位数量)。数据分析过程，首先通过Excel 2020对数据进行整理，然后导入R语言中，不同处理和不同有氧暴露时间点利用“aov”函数进行方差分析，事后检验利用“agricolae”软件包进行图基(Tukey)检验，新鲜原料对比采用“t-test”函数进行双样本t检验。

2 结果与分析

2.1 甘蔗尾与桑叶混合青贮对其青贮品质的影响

2.1.1 甘蔗尾与桑叶混合青贮对其常规营养成分含量和青贮损失的影响

由表3可知，甘蔗尾与桑叶混合比例对粗蛋白质、可溶性碳水化合物、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素、有机物、粗灰分、粗纤维含量有显著影响(P<0.05)。粗蛋白质含量随桑叶占比的降低而显著降低(P<0.05)，最低为57.30 g/kg DM，最高为162.15 g/kg DM。甘蔗尾组的可溶性碳水化合物含量显著高于其他试验组(P<0.05)，而其他试验组之间无显著差异(P>0.05)。甘蔗尾组的酸性洗涤纤维、半纤维素和粗纤维含量显著高于桑叶1组和50%甘蔗尾组(P<0.05)，中性洗涤纤维含量则显著高于其他试验组(P<0.05)。此外，除甘蔗尾组与75%甘蔗尾组的酸性洗涤纤维含量差异不显著(P>0.05)外，酸性洗涤纤维含量随甘蔗尾占比的降低而显著降低(P<0.05)。甘蔗尾组的有机物含量显著高于其他试验组(P<0.05)。此外，桑叶1组的粗灰分含量为167.35 g/kg DM，显著高于其他试验组(P<0.05)，而甘蔗尾组的粗灰分含量最低，为84.43 g/kg DM，而50%甘蔗尾组和25%甘蔗尾组之间粗灰分含量没有显著差异(P>0.05)。

表3 甘蔗尾与桑叶混合青贮对其常规营养成分含量和青贮损失的影响Table 3 Effects of mixed silage of sugarcane top and mulberry leaf on its conventional nutrient contents and SL

2.1.2 甘蔗尾与桑叶混合青贮对其发酵参数和主要微生物数量的影响

由表4可知，75%甘蔗尾组的pH为5.13，且显著高于其他试验组(P<0.05)。甘蔗尾组的氨态氮含量最低，为6.02 g/kg DM，显著低于其他试验组(P<0.05)，而除25%甘蔗尾组的其他试验组之间差异不显著(P>0.05)。桑叶1组的乳酸含量显著高于其他试验组(P<0.05)，甘蔗尾组的乳酸含量最低，为3.88 g/kg DM，然而甘蔗尾组和75%甘蔗尾组之间没有显著差异(P>0.05)；相比之下，50%甘蔗尾组的乳酸含量比25%甘蔗尾组更高(P<0.05)，而25%甘蔗尾组与75%甘蔗尾组之间差异不显著(P>0.05)。甘蔗尾组的乙醇含量最高，为1.96 g/kg DM，显著高于50%甘蔗尾组、25%甘蔗尾组和桑叶1组(P<0.05)；75%甘蔗尾组的乙醇含量次之，为1.21 g/kg DM，而桑叶1组的乙醇含量最低，为0.26 g/kg DM。桑叶1组具有最高的乙酸含量，为10.71 g/kg DM，而甘蔗尾组的乙酸含量最低，为1.54 g/kg DM，显著低于其他试验组(P<0.05)。丙酸含量以桑叶1组最高，为3.04 g/kg DM，甘蔗尾组的丙酸含量最低，为0.25 g/kg DM，显著低于其他试验组(P<0.05)。桑叶1组和25%甘蔗尾组的丁酸含量分别为5.00和4.67 g/kg DM，而甘蔗尾组的丁酸含量为2.97 g/kg DM，显著低于桑叶1组和25%甘蔗尾组(P<0.05)。

表4 甘蔗尾和桑叶混合青贮对其发酵参数和主要微生物数量的影响Table 4 Effects of mixed silage of sugarcane top and mulberry leaf on its fermentation parameters and main microbial counts

各试验组之间乳酸菌数量差异不显著(P>0.05)。75%甘蔗尾组的肠杆菌数量显著高于其他试验组(P<0.05)，25%甘蔗尾组的肠杆菌数量显著高于桑叶1组(P<0.05)；然而，甘蔗尾组和50%甘蔗尾组肠杆菌数量均为0。仅75%甘蔗尾组检测到酵母菌，为0.43 lg(CFU/g FM)，显著高于其他试验组(P<0.05)。桑叶1组中未检测到霉菌，75%甘蔗尾组的霉菌数量最高，为0.72 lg(CFU/g FM)，但与甘蔗组和25%甘蔗尾组没有显著差异(P>0.05)。

2.1.3 有氧暴露对甘蔗尾与桑叶混合青贮发酵参数的影响

由表5可知，有氧暴露后，甘蔗尾组和75%甘蔗尾组的pH先小幅度增加而后降低。有氧暴露前4 d内，桑叶1组、50%甘蔗尾组和25%甘蔗尾组的pH增长幅度不大，有氧暴露4 d之后pH急速增加，其中桑叶1组的增长速率最高，25%甘蔗尾组增长速率最低。尽管75%甘蔗尾组初始pH最高，但甘蔗尾组和75%甘蔗尾组的pH变化最稳定，桑叶1组和50%甘蔗尾组的pH变化最不稳定，尤其是有氧暴露第4～7天。此外，有氧暴露前4 d内，75%甘蔗尾组的pH均显著高于其他试验组(P<0.05)；有氧暴露前6 d内，甘蔗尾组的pH显著低于其他试验组(P<0.05)。此外，在有氧暴露阶段，甘蔗尾组的氨态氮含量变化较小且低于其他试验组。25%甘蔗尾组的氨态氮含量波动较大。随着有氧暴露时间增加，桑叶1组的氨态氮含量整体呈现上升趋势，且在有氧暴露第7天达到最大值。相比之下，75%甘蔗尾组和50%甘蔗尾组的氨态氮含量在有氧暴露第2天达到最低值。此外，随着有氧暴露时间增加，桑叶1组的乳酸含量整体呈现下降趋势。在有氧暴露阶段，50%甘蔗尾组、25%甘蔗尾组和桑叶1组的乳酸含量整体高于75%甘蔗尾组和甘蔗尾组，其中25%甘蔗尾组的乳酸含量先增加后降低再增加且波动较大。在有氧暴露第3天，甘蔗尾组的乳酸含量达到最高值，整体呈现先增加后降低。相比之下，在有氧暴露第3天75%甘蔗尾组的乳酸含量达到最低值。

表5 有氧暴露对甘蔗尾与桑叶混合青贮pH、氨态氮和乳酸含量的影响Table 5 Effects of aerobic exposure on pH, NH3-N and LA contents in mixed silage of sugarcane top and mulberry leaf g/kg DM

由表6可知，在有氧暴露3 d内，75%甘蔗尾组的乙醇含量逐渐增加，然后降低至有氧暴露第5天，之后又逐渐增加；此外，甘蔗尾组的乙醇含量在有氧暴露第1～2天急剧下降(P<0.05)，随后略微升高，但在整个有氧暴露时期整体呈现降低趋势。在有氧暴露前6 d内，甘蔗尾组的乙酸含量变化不大，而在有氧暴露第7天则显著增加(P<0.05)。此外，在有氧暴露前3 d内，75%甘蔗尾组的乙酸含量显著增加(P<0.05)，随后显著降低至有氧暴露第5天(P<0.05)，然后呈现增长趋势，而桑叶1组的乙酸含量变化趋势和75%甘蔗尾组类似。类似地，有氧暴露前4 d内，50%甘蔗尾组和25%甘蔗尾组的乙酸含量显著增加(P<0.05)，随后降低。尽管甘蔗尾组的丙酸含量在有氧暴露期间有显著性波动(P<0.05)，但其波动范围很小。相比之下，在有氧暴露前4 d内，50%甘蔗尾组和25%甘蔗尾组的丙酸含量呈现增加趋势，而75%甘蔗尾组更是增加至有氧暴露第6天。此外，在有氧暴露前2 d内，桑叶1组的丙酸含量持续增加，随后降低至有氧暴露第4天，然后逐渐升高。在有氧暴露3 d内，桑叶1组和50%甘蔗尾组的丁酸含量持续增加，随后逐渐降低至有氧暴露第5天。相比之下，在有氧暴露阶段75%甘蔗尾组的丁酸含量一直呈现增加趋势。

表6 有氧暴露对甘蔗尾和桑叶混合青贮乙醇和短链脂肪酸含量的影响Table 6 Effects of aerobic exposure on ethanol and short-chain fatty acid contents in mixed silage of sugarcane top and mulberry leaf g/kg DM

2.1.4 有氧暴露对甘蔗尾与桑叶混合青贮主要微生物数量的影响

由表7可知，在有氧暴露阶段，50%甘蔗尾组的乳酸菌数量呈现增长趋势，而甘蔗尾组和桑叶1组的乳酸菌数量呈现下降趋势；此外，观测到75%甘蔗尾组和25%甘蔗尾组的乳酸菌数量整体呈现增长趋势；与其他试验组相比，桑叶1组和50%甘蔗尾组的乳酸菌数量波动最明显。甘蔗尾组仅在有氧暴露第6天检测到肠杆菌，而25%甘蔗尾组仅在有氧暴露第1天检测到肠杆菌。在有氧暴露3 d后，桑叶1组、75%甘蔗尾组和50%甘蔗尾组的肠杆菌数量呈现快速增长趋势。相反，在有氧暴露前3 d内，25%甘蔗尾组和75%甘蔗尾组的肠杆菌数量快速降低。在有氧暴露第1～3天，75%甘蔗尾组酵母数量从0显著增加到1.55 lg(CFU/g FM)(P<0.05)；在有氧暴露阶段，甘蔗尾组的酵母菌数量均为0。在有氧暴露阶段，50%甘蔗尾组和25%甘蔗尾组的霉菌数量呈现增长趋势。在有氧暴露第3天，桑叶1组的霉菌数量达到最低点，随后一直增加。

表7 有氧暴露对甘蔗尾和桑叶混合青贮主要微生物数量的影响Table 7 Effects of aerobic exposure on main microbial counts in mixed silage of sugarcane top and mulberry leaf lg(CFU/g FM)

2.2 甘蔗与桑叶混合青贮对其青贮品质的影响

2.2.1 甘蔗与桑叶混合青贮对其常规营养成分含量的影响

由表8可知，除粗纤维之外，甘蔗与桑叶混合比例对其他常规营养成分含量以及青贮损失均有显著影响(P<0.05)。桑叶2组的干物质、粗蛋白质和粗灰分含量显著高于甘蔗组(P<0.05)，除此之外的其他试验组的干物质、粗蛋白质和粗灰分含量随着桑叶占比的增加而增加，但50%甘蔗组和25%甘蔗组的干物质含量差异不显著(P>0.05)。甘蔗组的可溶性碳水化合物、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素和有机物含量显著高于桑叶2组(P<0.05)。对于酸性洗涤纤维含量，75%甘蔗组、50%甘蔗组和25%甘蔗组之间均没有显著差异(P>0.05)。中性洗涤纤维含量随着桑叶占比的增加而降低。半纤维素和可溶性碳水化合物含量在50%甘蔗组和25%甘蔗组之间没有显著差异(P>0.05)。甘蔗组的青贮损失显著高于除25%甘蔗组之外的其他试验组(P<0.05)，以50%甘蔗组的青贮损失最低，为3.29%。各试验组之间粗纤维含量没有显著差异(P>0.05)。

表8 甘蔗与桑叶混合青贮对其常规营养成分含量和青贮损失的影响Table 8 Effects of mixed silage of sugarcane and mulberry leaf on its conventional nutrient contents and SL

2.2.2 甘蔗与桑叶混合青贮对其发酵参数和主要微生物数量的影响

由表9可知，甘蔗组、75%甘蔗组和25%甘蔗组的pH均低于4，桑叶2组的pH为4.91，并显著高于其他试验组(P<0.05)，而甘蔗组的pH最低，为3.39。桑叶2组的氨态氮含量高达30.11 g/kg DM，显著高于其他试验组(P<0.05)，而甘蔗组的氨态氮含量最低。50%甘蔗组和25%甘蔗组的乳酸含量分别为24.37和23.3 g/kg DM，且显著高于桑叶2组(P<0.05)。仅有甘蔗组的乙醇含量超过9 g/kg DM，桑叶2组和25%甘蔗组的乙醇含量较低，分别为1.92和2.29 g/kg DM，而75%甘蔗组的乙醇含量为4.72 g/kg DM。50%甘蔗组的乙酸含量为14.30 g/kg DM，显著高于其他试验组(P<0.05)，桑叶2组的乙酸含量最低，为7.64 g/kg DM。桑叶2组的丙酸含量为5.10 g/kg DM，显著高于其他试验组(P<0.05)，而甘蔗组的丙酸含量最低，未超过0.5 g/kg DM。25%甘蔗组和50%甘蔗组的丁酸含量较高，均超过10 g/kg DM，且均显著高于甘蔗组、75%甘蔗组和桑叶2组(P<0.05)。

表9 甘蔗和桑叶混合青贮对其发酵参数和主要微生物数量的影响Table 9 Effects of mixed silage of sugarcane and mulberry leaf on its fermentation parameters and main microbial counts

75%甘蔗组乳酸菌数量为1.52 lg(CFU/g FM)，显著低于其他试验组(P<0.05)。相比之下，桑叶2组、50%甘蔗组和25%甘蔗组之间乳酸菌数量没有显著差异(P>0.05)，并均显著高于甘蔗组和75%甘蔗组(P<0.05)。仅在桑叶2组中检测到肠杆菌。在甘蔗组和桑叶2组中未检测出酵母菌，25%甘蔗组的酵母菌数量为2.95 lg(CFU/g FM)，显著高于其他试验组(P<0.05)，同时50%甘蔗组酵母菌数量显著低于75%甘蔗组(P<0.05)。甘蔗组的霉菌数量显著高于75%甘蔗组和50%甘蔗组(P<0.05)，但与桑叶2组和25%甘蔗组差异不显著(P>0.05)。75%甘蔗组的霉菌数量为0.10 lg(CFU/g FM)，显著低于桑叶2组(P<0.05)，但与50%甘蔗组和25%甘蔗组差异不显著(P>0.05)。

2.2.3 有氧暴露对甘蔗与桑叶混合青贮发酵参数的影响

由表10可知，有氧暴露阶段，甘蔗组和75%甘蔗组的pH整体呈现增长趋势，而在有氧暴露前4 d内，25%甘蔗组的pH增长最快。在有氧暴露阶段，桑叶2组的pH均显著高于50%甘蔗组(P<0.05)，且它们的pH随着有氧暴露时间增加趋于稳定。桑叶2组、50%甘蔗组和25%甘蔗组的氨态氮含量随着有氧暴露时间增加而增加，且桑叶占比越高氨态氮含量越高；相反，甘蔗组和75%甘蔗组的氨态氮含量则随有氧暴露时间的增加而降低。

表10 有氧暴露对甘蔗和桑叶混合青贮pH、氨态氮和乳酸含量的影响Table 10 Effects of aerobic exposure on pH, NH3-N and LA contents in mixed silage of sugarcane and mulberry leaf

由表11可知，在有氧暴露前4 d内，75%甘蔗组的乙醇含量略微增加，然后随着有氧暴露时间的增加而显著下降(P<0.05)，而50%甘蔗组和25%甘蔗组的乙醇含量变化趋势与之类似；在有氧暴露阶段，甘蔗组的乙醇含量随着有氧暴露时间的增加整体呈下降趋势；在有氧暴露8 d后，桑叶2组的乙醇含量显著增加(P<0.05)。甘蔗组的乙酸含量在有氧暴露第8天降低至1.0 g/kg DM以下，而在有氧暴露阶段，桑叶2组的乙酸含量随着有氧暴露时间的增加持续增加。在有氧暴露第6天，75%甘蔗组的乙酸含量达到最高值，随后显著下降(P<0.05)。尽管甘蔗组和75%甘蔗组的丙酸含量在有氧暴露期间有显著性波动(P<0.05)，但其波动范围很小。在有氧暴露前8 d内，75%甘蔗组和甘蔗组的丁酸含量没有显著变化(P>0.05)，而在有氧暴露8 d后，甘蔗组的丁酸含量显著减少(P<0.05)。除第2和6天，在整个有氧暴露阶段，桑叶2组的丁酸含量显著增加(P<0.05)。

表11 有氧暴露对甘蔗和桑叶混合青贮乙醇和短链脂肪酸含量的影响Table 11 Effects of aerobic exposure on ethanol and short-chain fatty acid contents in mixed silage of sugarcane and mulberry leaf g/kg DM

2.2.4 有氧暴露对甘蔗与桑叶混合青贮主要微生物数量的影响

由表12可知，有氧暴露第0～6天，甘蔗组和75%甘蔗组的乳酸菌数量显示增长趋势，然后随有氧暴露时间的增加而降低。桑叶2组和25%甘蔗组乳酸菌数量变化类似，在有氧暴露前2 d小幅度降低，然后随着有氧暴露时间的增加而增加。相比之下，在有氧暴露阶段，50%甘蔗组的乳酸菌数量呈现小幅降低趋势。桑叶2组的肠杆菌数量在有氧暴露第2天降低至0，而其他试验组在整个有氧暴露阶段均为0。此外，在有氧暴露第4 天，甘蔗组、桑叶2组和75%甘蔗组的酵母菌数量显著增加(P<0.05)，甘蔗组和75%甘蔗组的酵母菌数量随着有氧暴露时间的增加而趋于稳定，相比之下，在有氧暴露第4天，桑叶2组的酵母菌数量降低至1.5 lg(CFU/g FM)左右。在有氧暴露4 d后，各试验组的霉菌数量开始呈现增加趋势，且甘蔗组和75%甘蔗组增加最快。此外，在有氧暴露第4天，各试验组均未检测到霉菌；在有氧暴露第8天，甘蔗组和75%甘蔗组的霉菌数量显著高于其他试验组(P<0.05)。

表12 有氧暴露对甘蔗和桑叶混合青贮主要微生物数量的影响Table 12 Effects of aerobic exposure on main microbial counts in mixed silage of sugarcane and mulberry leaf lg(CFU/g FM)

3 讨论

3.1 甘蔗(尾)和桑叶新鲜材料的特性

本试验对新鲜甘蔗、甘蔗尾和桑叶的营养特性和主要微生物数量进行了测定，结果显示试验2中新鲜桑叶的粗蛋白质含量为234.4 g/kg DM，与黄传书等[16]报道的数据相当，但试验1中新鲜桑叶的粗蛋白质和可溶性碳水化合物含量低于该报道，因为试验1的桑叶在冬季(1月份)采集，表现部分桑褐斑，进而影响其营养结构，可溶性碳水化合物含量对青贮饲料的发酵非常重要，大于50 g/kg DM的可溶性碳水化合物含量是达到青贮饲料的最低需要。但试验1在1月份采集的新鲜桑叶的可溶性碳水化合物含量低于15 g/kg DM，因此不足以满足青贮过程所需的可溶性碳水化合物。

总体而言，新鲜甘蔗、甘蔗尾和桑叶的乳酸菌数量在1～5 lg(CFU/g FM)，而酵母菌数量在3～5 lg(CFU/g FM)。Oliveira等[17]的荟萃分析显示，乳酸菌数量超过5 lg(CFU/g FM)有利于改善青贮品质，而低于4 lg(CFU/g FM)可能会降低干物质回收率，增加氨态氮含量。在本研究中，新鲜甘蔗尾和甘蔗乳酸菌数量分别为4.95和5.78 lg(CFU/g FM)，该数值接近或超过最低适度值5 lg(CFU/g FM)；试验1和试验2新鲜桑叶的乳酸菌数量分别为1.59和2.64 lg(CFU/g FM)，上述数值均低于最低适度值5 lg(CFU/g FM)。

3.2 甘蔗或甘蔗尾与桑叶混合青贮对其常规营养成分含量的影响

与新鲜原料相比，除甘蔗组之外，其他试验组的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量降低，这可以用产生的有机酸在青贮过程中水解更易消化的部分细胞壁组织来解释[18]。相比之下，各试验组的粗纤维含量比新鲜原料高，可能是青贮过程中粗纤维相比其他底物更难被消耗。

众所周知，饲粮蛋白质水平不足时需要额外补充蛋白质饲料，尽管可以利用尿素和其他非蛋白氮给反刍动物提供蛋白质合成所需氮，但饲粮蛋白质和蛋白质补充剂是不等价的，它们之间的营养价值各有不同[19-20]。因此，饲料的粗蛋白质含量直接反映其营养价值。在试验2中，桑叶2组粗蛋白质含量在160 g/kg DM以上，而其他试验组的粗蛋白质含量随着桑叶占比的增加而增加，但当桑叶占比超过50%时，氨态氮含量超过10 g/kg DM，严重影响青贮品质。因此，25%或50%桑叶与甘蔗混合青贮，可使青贮饲料不仅保持良好的发酵质量，也兼顾合理的营养组成。

3.3 甘蔗或甘蔗尾与桑叶混合青贮对其发酵参数的影响

一般而言，蛋白质类作物的有机酸盐含量比草类高，但由于有机酸引起更高的缓冲能，其青贮饲料倾向于高的值[21]。此外，保存良好的青贮饲料，其pH通常低于4.2[22]。本试验结果表明，桑叶与甘蔗尾混合青贮的结果显示各试验组的pH均超过4.2，但甘蔗尾与桑叶混合青贮的pH高于甘蔗尾单独青贮，这与桑叶低可溶性碳水化合物含量和高缓冲能有关，因为混合甘蔗尾发酵提供额外可溶性碳水化合物所产生的乳酸含量，不够抵消高缓冲能对pH的滞后影响。相比之下，桑叶与甘蔗混合青贮的结果表明，除桑叶2组的外，其他试验组的pH均低于4.2，桑叶2组的pH则高达4.9以上，这是因为桑叶的可溶性碳水化合物较低而缓冲能较高。桑叶与足够的甘蔗混合青贮，可溶性碳水化合物得到补充，为乳酸菌繁殖提供了足够的发酵底物，进而持续快速降低发酵初期的pH，这与曾黎等[23]的研究结果类似，其发现与芦苇混合青贮比苜蓿单独青贮的pH更低。此外，混合甘蔗尾或甘蔗组的乳酸含量均高于桑叶组。随着甘蔗或甘蔗尾占比的增加，乙酸含量逐渐增加，这是有利于提高青贮饲料有氧稳定性的主要有机酸。这进一步证明了，与富含可溶性碳水化合物的甘蔗混合青贮是增加青贮饲料乳酸含量进而提高青贮品质的潜在策略。然而，在桑叶单独青贮中也发现了较高的乙酸含量，这可能和桑叶的原料特性有关，董志浩等[24]也报道了类似的结果。

青贮过程中梭菌利用氨基酸产生氨态氮伴随丁酸的产生，其含量代表蛋白质分解情况，尤其是在高蛋白质青贮饲料中占比更高。通常，可接受的青贮发酵氨态氮占总氮比例应不超过10%[25]。总体而言，在本研究中，试验1和试验2的桑叶组的氨态氮含量均超过1.5 g/kg DM，丁酸含量不低于5.0 g/kg DM，并且氨态氮占总氮比例不低于10%，远高于其他试验组，表明桑叶青贮单独很容易引起梭菌发酵。与高蛋白质饲料单独发酵相比，混合青贮饲料中氨态氮和丁酸含量更低可能是其发酵效果相对较好的原因。尤其是75%甘蔗组，其氨态氮含量与甘蔗尾组和甘蔗组类似，不高于8.0 g/kg DM，并且还具有极低的丁酸含量和氨态氮/总氮(3.24%)。尽管50%甘蔗组与甘蔗组的氨态氮含量没有显著差异，但其较高的丁酸含量表明其可能存在较为活跃的梭菌代谢。此外，和多数的青贮研究相同，本试验还发现，pH大于4.8的青贮饲料中丙酸含量更高，其原因可能是丙酸细菌在pH低于4.8时耐受性相对较低而受到抑制引起[26]。此外，Kung等[27]研究发现，与传统的青贮饲料不同，乙醇是甘蔗青贮饲料的主要发酵终产物，造成干物质的大量损失。同样，本研究中也发现类似结果，甘蔗组的乙醇含量远高于其他试验组，但乙醇含量随桑叶占比的增加显著降低。因此，综合考虑，25%桑叶与75%甘蔗混合青贮的发酵效果最好。

3.4 有氧暴露对甘蔗或甘蔗尾与桑叶混合青贮主要微生物数量的影响

青贮饲料有氧暴露后，发酵产物(如乳酸)成为微生物生长的底物时，就会发生有氧降解[28]。微生物(尤其是乳酸同化酵母)将有机酸和可溶性碳水化合物氧化，导致筒仓温度升高。当前甘蔗尾与桑叶混合青贮试验表明，在有氧暴露3 d内，混合桑叶试验组的酵母菌数量增加趋势明显，因为它们的可利用乳酸含量都很高，尤其是桑叶单独时。反观低乳酸含量底物的甘蔗尾组，在整个有氧暴露阶段酵母菌数量基本不变。伴随有氧暴露增加到4 d后，混合桑叶的甘蔗尾试验组的pH和氨态氮含量增加，因为pH升高与有机酸的代谢有关，这有助于梭状芽孢杆菌的繁殖，进而产生可观的氨态氮和丁酸[29]。对于在有氧暴露前期甘蔗与桑叶混合青贮中的甘蔗组和75%甘蔗组的酵母菌数量大量升高，可以用其更丰富的发酵底物来解释。此外，与Wilkinson等[30]发现玉米青贮饲料在有氧暴露后霉菌快速发展时间(大约8 d后)不同，本试验观测到霉菌的大量爆发在有氧暴露约3 d之后，这与乙酸含量开始降低有关，因为乙酸能抑制有害菌的繁殖。