周娟娟，王欣荣，吴建平，冯忠心，史 静，陈本建

(1.甘肃农业大学草业学院，甘肃 兰州 730070； 2.草业生态系统教育部重点实验室 甘肃农业大学，甘肃 兰州 730070)

近年来，饲草供应与畜产品生产的供需矛盾，使得饲草种植及后期处理成为我国畜牧业发展的重点与难点。许多研究表明，畜牧业的发展在很大程度上取决于饲草调制技术的发展。因此，饲草调制的质量直接关系着畜产品品质与畜牧业的生产效率[1-2]。

紫花苜蓿(Medicagosativa)因其具有蛋白含量高、适口性好、适应性强、产量高且富含矿质元素[3]等优点，享有“牧草皇后”的美誉，其不仅为现代畜牧业的发展提供优质饲草，而且对改善土壤及生态建设起着重要作用[4]。苜蓿的大量种植一定程度上改善了牧草短缺和蛋白不足的问题，但在苜蓿青干草调制过程中由于呼吸酶、机械和雨淋等作用而引起营养损失[5-6]，损失量达35%～50%[7-8]。因此，选择适宜的调制方法使其迅速脱水、减少营养物质的损失，得到优质的苜蓿青干草，是苜蓿生产的重要研究内容[8-10]。

关于牧草的调制方法，国内外已有大量研究，如机械烘干、压扁茎秆和使用干燥剂等[11-14]。牧草刈割时存在降水影响干燥的问题，在西北地区，尤其是第2茬和第3茬正处于降水期(7-9月)，干草调制与降水期的矛盾突出。鉴于此，本研究探讨不同调制方法对苜蓿干燥速率及干草品质的影响，以期筛选出适合西北地区在牧草刈割干燥时加速干草调制的有效方法。

1 材料与方法

1.1试验材料 试验材料取自甘肃农业大学牧草试验站，地理坐标为105°41′ E，34°05′ N，海拔1 517 m。年均降水量320 mm，主要集中在7-9月，年均蒸发量1 664 mm。苜蓿种植年限为第2年，采收时期为初花期(2010年9月25日)，留茬高度为4～5 cm。

1.2试验方法

1.2.1青干草调制方式 试验设4个处理，分别为压扁茎秆(用光滑且粗的木棍压扁茎秆，模拟机械压扁，茎秆压扁后有纵向裂纹，但裂纹之间不分开，后置于地面晾晒)、压扁+喷碳酸钾(2.5%)(用小型手压喷雾器于刈割前一天将碳酸钾溶液均匀喷洒在鲜草上，喷洒量为470 L·hm-2[11]，压扁茎秆后置于地面晾晒)、自然晾晒(刈割后置于地面晾晒)和阴干(置于遮阴、通风良好的地面晾晒)，以105 ℃烘干(烘箱105 ℃烘干至质量恒定，且辅有鼓风操作)为对照。为接近生产条件，晾晒时草层厚度为15 cm左右，宽度35 cm左右。每个处理重复3次。

1.2.2水分测定 每2 h称重一次并记录，称重6次后(前后两次含水量相差低于3%)称重时间间隔可适当加长(每7 h称重并记录)，并在相应晾晒时间点取适量样品烘干。

1.3测定指标

1.3.1含水量和干燥速率的测定 从苜蓿鲜样中取样品500 g称重(记为G1)，后将试样置于105 ℃烘箱中烘干至质量恒定，称苜蓿干质量(记为G2)。通过差值法测得苜蓿的初始含水量(记为G0)。每2 h从各处理取适量样品称重(记为Gt)，根据苜蓿的干物质含量(Ge)、G0、Gt和时间T，可计算出各处理在相应晾晒时间点苜蓿的水分和干燥速率。计算公式为：

G3=[(Gt-Ge)/Gt]×100%；

V=(G0-G3)/T.

式中，G3为干燥t小时苜蓿的含水量(%)，Gt为干燥t小时苜蓿的质量，V为苜蓿干燥速率，T为干燥时间。

1.3.2营养成分分析 粗蛋白含量(CP)采用半微量凯氏定氮法[15]测定，粗纤维含量(CF)采用浓硫酸-氢氧化钠分次水解法[16]测定；粗脂肪含量(EE)采用乙醚浸提法[17]测定；粗灰分含量(CA)采用茂福炉600 ℃灰化法[18]测定；钙含量(Ca)采用EDTA络合滴定法[16,18]测定；磷含量(P)采用比色法[16,18]测定。

1.3.3参试调制方式的综合评价 灰色系统理论是把所有参试的调制方法看成是一个灰色系统，每种调制方法为系统中的一个因素，分析系统中各因素的联系程度即关联度[19]。主观地以牧草各单项营养成分的多少来评价各调制方法的优劣是不科学的，需要对调制方法进行综合评价。灰色系统理论因其采用数学理论及计算机技术，合理且人为因素限制较少而被广泛应用于各个领域的综合评价及相关分析中[20-22]。

依据灰色关联理论对参试调制方法进行综合评价。通过计算各参试调制方法与“最优调制方法”之间的关联度，获得不同参试方法的综合评价结果。

1.4统计分析 采用Excel和SPSS 16.0软件进行数据处理和显著性分析。

2 结果与分析

2.1调制方法对苜蓿干燥速率的影响 调制方法不同，苜蓿干燥特性和干燥速率不同。参试方法中，苜蓿干燥的先后顺序为对照(105 ℃烘干)、压扁+喷碳酸钾、压扁茎秆、自然晾晒、阴干(图1，2)。对照干燥速度最快，所需时间最短，与其它方法相比差异显著(P<0.05)。各调制方法的干燥过程都分前后两个阶段，即含水量降至40%前后，前一阶段失水迅速，后一阶段缓慢，整个干燥过程水分损失呈先快后慢的趋势(图1)。

图1 调制方法对苜蓿含水量的影响Fig.1 Effects of drying methods on moisture of Medicago sativa

图2 调制方法对苜蓿干燥速率的影响Fig.2 Effects of drying methods on drying rate of Medicago sativa

无论是第1阶段还是第2阶段，压扁+喷碳酸钾和压扁茎秆均具有较好效果，阴干用时最长(图1)。压扁+喷碳酸钾在整个苜蓿干燥过程中速率均比较高(图2)，且用时较短，这可能是由于压扁茎秆使苜蓿茎、叶的干燥速度趋于一致[23]；喷施干燥剂碳酸钾破坏了牧草的角质层和蜡质层，能加速水分散失[13]。因此，喷施干燥剂结合压扁茎秆处理，能最大限度地使茎秆的干燥速率和叶片的干燥速率趋于同步，缩短干燥时间。而压扁茎秆苜蓿含水量仅在前期迅速降低，后期逐渐趋于平缓，是因为压扁茎秆将植株中胞内汁液挤出，使其初期水分散失明显高于其余处理[24]。本研究与李鸿祥等[25]的研究结果一致，即喷干燥剂在苜蓿整个干燥过程均起作用，压扁茎秆仅在第1阶段起加速水分散失的作用。

表1 不同调制方法苜蓿干草的营养品质Table 1 Nutritive of Medicago sativa made by different methods %

2.2调制方法对苜蓿干草质量的影响 研究表明，用苜蓿青干草替代部分粗饲料能显著提高肉牛日增体质量，降低胆固醇含量[26]。不同干燥方式对苜蓿干草粗蛋白含量有显著影响[27]。本研究中，参试调制方法对苜蓿青干草CP含量影响显著(P<0.05)，含量从高到低的顺序依次是对照(105 ℃烘干)>压扁+喷碳酸钾>压扁茎秆>阴干>自然晾晒，其中对照比自然晾晒、阴干、压扁茎秆、压扁+喷碳酸钾样品含量分别高13.23%、9.03%、8.10%和6.17% (P<0.05)。自然晾晒CP含量最低且与其它处理差异显著(P<0.05)。对照CF含量最低，与自然晾晒、阴干、压扁茎秆和压扁+喷碳酸钾相比，分别低23.55%、22.17%、21.61%和12.57%(P<0.05)。5种调制方法中，对照和压扁+碳酸钾CP较高，CF含量较低，说明105 ℃烘干和压扁+喷碳酸钾较其它处理有利于保存牧草中CP等易于降解的营养物质，而其余3种方法由于干燥过程缓慢，植株和微生物呼吸消耗更多的CP等营养物质，使CF的含量相对增加，干草品质降低，这与高彩霞[28]的研究结论相一致。同时，碳酸钾可提高反刍家畜对牧草CP、CF的消化率[29]。自然晾晒条件下苜蓿CA含量显著(P<0.05)低于其它调制方法，可能是晾晒过程中日光的“漂白”作用使部分矿质元素散失[9]。不同干燥方法样品CE、Ca和P含量差异不显著(P>0.05)，说明调制方法对牧草中CE、Ca和P含量的影响不大。

本试验中，对照(105 ℃烘干)为牧草水分散失的最佳方式，其干燥速率快，有效降低了干草营养物质的损失，但高温干燥设备价格比较昂贵且需动力支持，在生产实践中可操作性不强。

2.3几种调制方法的灰色关联度分析

2.3.1参试调制方法各测定指标权重[W(k)]的构建 本试验中选取CP、CE、CA、Ca、P等指标的最高值和CF最低值为参考数列X0。将各测定指标权重W(k)综合为1作为所构建灰色系统中的“最优调制方法”。根据赋值法[30]对各指标赋予相应的权重W(k)(表2)。

2.3.2关联系数计算 首先对原始数据进行无量纲化处理，即所有相应各点的Xi(k)除以X0(k)的数值。然后计算X0数列和Xi数列在第k点的绝对差值即Δi(k) =|X0(k)-Xi(k)|，求出二级最小值a和二级最大值b，经计算得a=0，b=0.305 5。ρ为分辨率系数，一般取值为0.5。依据绝对差值即可求得第k点与第k点最优指标的关联系数(表3)。

表2 最优调制方法及其权重W(k)Table 2 Optimal making method and indicators weights

2.3.3关联度计算 关联度(ri)表示参试调制方法与最优调制方法的差异大小，关联度越大说明其与最优调制方法越接近。依据公式计算[31]可得参试调制方法与“最优调制方法”的关联度(表4)。

通过对不同调制方法调制的供试苜蓿营养价值的灰色关联分析可知，105 ℃烘干处理综合表现最佳，其次是压扁+喷干燥剂(碳酸钾)、阴干和压扁茎秆，自然晾晒效果最差。

表3 各测定指标的关联系数值Table 3 Grey relevant coefficient values of different indexes

表4 各参试调制方法的关联度及排序Table 4 Correlation modulus of making methods

3 结论

1)调制方式不同，苜蓿的干燥特性不同。参试调制方法中，苜蓿干燥的先后顺序是105 ℃烘干、压扁+喷碳酸钾、压扁茎秆、自然晾晒、阴干。除105 ℃烘干外，其它方法中苜蓿的干燥速率均呈现先快后慢的趋势。

2)喷施干燥剂(碳酸钾)在苜蓿青干草整个干燥过程均起作用；压扁茎秆仅在苜蓿干燥的第1阶段起加速水分散失的作用。喷施干燥剂结合压扁茎秆处理，能最大限度地加速干燥速率，减少干草营养物质的损失且简便易行，在生产中可优先选用。

[1] 陈佐忠,汪诗平.中国典型草原生态系统[M].北京:科学出版社,2000.

[2] 崔占鸿,郝力壮,刘书杰,等.体外产气法评价青海高原燕麦青干草与天然牧草组合效应[J].草业学报,2012,21(3):250-257.

[3] 郭孝,介晓磊,哈斯通拉格,等.日粮中添加高微量元素苜蓿青干草对杜泊羊生产性能的影响[J].草业科学,2009,26(1):100-104.

[4] 王成杰.高水分打捆贮藏对苜蓿干草营养价值和组成的影响[J].草业科学,2005,22(4):14-17.

[5] 耿华珠.中国苜蓿[M].北京:中国农业大学出版社,1995.

[6] Buckmster D R,Heinrichs A J.Losses and quality changes during harvest and storage of preservative treated alfalfa hay[J].Transaction of the ASAE,1993,36(2):349-353.

[7] 刘振宇.紫花苜蓿合理收获及晒制打捆技术[J].当代畜牧,2001(4):23.

[8] 张秀芬.饲草饲料加工与贮藏[M].北京:中国农业出版社,1992.

[9] 蔡卓山,师尚礼,寇江涛,等.沟垄压扁晾晒对苜蓿水分散失和品质的影响[J].动物营养学报,2011,23(10):1826-1832.

[10] 李毓堂.关于发展优质豆科草粉新技术产业的若干问题[J].草业科学,2000,17(1):72-74.

[11] Rotz C A,Abrams S M,Davis R J.Alfalfa drying loss and quality as influenced by mechanical and chemical conditioning[J].Transaction of the ASAE,1987,30(3):630-635.

[12] Sheaffer C C,Martin N P,Lamb J F S.Leaf and stem properties of alfalfa entries [J].Agronomy Journal,2000,92(4):733-739.

[13] 高彩霞,王培.收获期和干燥方法对苜蓿干草质量的影响[J].草地学报,1997,5(2):113-116.

[14] 单贵莲,薛世明,徐柱,等.不同调制方法紫花苜蓿干燥特性及干草质量的研究[J].草业学报,2008,17(4):102-109.

[15] 国家标准局信息分类编码研究所.GB/T6432-1994.饲料中粗蛋白测定方法[S].北京:中国标准出版社,1994:70-73.

[16] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,1996:231-244.

[17] 国家标准局信息分类编码研究所.GB/T6433-2006.饲料中粗脂肪的测定[S].北京:中国标准出版社,2006:6.

[18] 国家标准局信息分类编码研究所.GB/T6438-2007.饲料中粗灰分的测定[S].北京:中国标准出版社,2007:1-6.

[19] 张鸭关.薛世明.云南北亚热带冬闲田引种优质牧草的灰色关联度分析与综合评价[J].草业学报,2007,16(3):69-73.

[20] 邓聚龙.灰色控制系统[M].武汉:华中理工大学出版社,1998:47-49.

[21] 刘思峰,郭天榜,党耀国.灰色系统理论及其应用[M].北京:科学出版社,1999:32-35.

[22] 魏卫东,井国智.应用灰色关联度对7种紫花苜蓿生产性能综合评价[J].青海大学学报，2006,24(3):37-40.

[23] 张秀芬.压扁苜蓿茎杆加快干燥速度的研究[J].中国草地,1987(1):23-28.

[24] 郭江泽,王成章,严学兵,等.压扁处理对苜蓿水分散失的影响[J].草业科学,2009,26(6):106-109.

[25] 李鸿祥,韩建国,武宝成,等.收获期和调制方法对草木樨干草产量和质量的影响[J].草地学报,1999,7(4):271-276.

[26] 苜蓿青干草对肉牛生产性能及胆固醇代谢的影响[J].草业科学,2010,27(10):135-141.

[27] 董宽虎,王常慧,牧原.干燥方法对苜蓿草粉营养价值的影响[J].草地学报,2003,11(4):334-337.

[28] 高彩霞.苜蓿干草贮藏技术的研究现状与进展[J].国外畜牧学——草原与牧草,1997(4):9-14.

[29] Dellermann S O.Effect of chemica1 drying agents on alfalfa hay and milk production response when feed to dairy cows in early lactation[J].Journal of Dairy science，1989,72(2):501-504.

[30] 孙启忠.影响苜蓿草产量和品质诸因素研究进展[J].中国草地,2000,22(1):57-63.

[31] 赵娜,赵桂琴,胡凯军,等.不同生长年限红三叶生产性能与营养价值比较[J].草地学报,2011,19(3):468-473.