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甜高粱用作青贮研究利用的现状及展望
信息来源:山东省奶业协会 发布时间:2016年 09月 14日 阅读次数:2744 次

甜高粱用作青贮研究利用的现状及展望

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来源 | 青贮制作 克劳沃草业


摘要

本文对甜高粱用作青贮饲料的研究利用现状进行了综述,包括以下几个方面:①甜高粱用作青贮的品种优势,②甜高粱青贮的关键技术,③甜高粱青贮饲喂效果。并展望甜高粱青贮发展前景及今后工作的重点。



 


栽培甜高粱(Sorghumbicolor (Linn.) Moench subsp. bicolor)隶属于禾本科高粱族高粱属甜高粱种下的一个亚种( Barkworth et al., 2003)。高粱是C4作物,光合作用效率高,生物产量和经济产量大;另外高粱具有强的抗逆性和适应性,具有抗旱、抗涝、耐盐碱、耐瘠薄、耐高温、耐寒冷等诸多特性,高粱基因组相对较小,基因组全序列已知,逐渐成为C4植物模式(张丽敏等,2012),甜高粱除具有普通高粱的一般特征外,其茎秆中还含有大量的汁液,糖分含糖量为11%-21%,是粒用高粱的2-5倍,营养价值高,植株高大,适口性好。甜高粱籽粒可食用、饲用、酿酒;茎秆可做饲料、制糖、酿酒、做饮料、提炼酒精等产品,秆渣还可饲用、制纸、制板、人造纤维等,甜高粱作为饲料、糖料、能源作物,极具开发价值(郭平银等,2007)。


在甜高粱的诸多用途中,目前应用较为普遍首推青贮饲料,甜高粱作为青贮饲料具有转化率高、营养丰富(宋金昌等,2009)的优势。目前,一些国家和地区开始注重开发甜高粱的饲用价值。澳大利亚是一个畜牧业比较发达的国家,甜高粱已成为其主要的饲料作物,他们用甜高粱做牧草、青饲料、青贮饲料和干草,种植面积已经达到 10万公顷。美国饲料高粱种植面积年均在 30 多万公顷,青贮高粱收获面积也在 25 万公顷左右,此外印度、伊朗、日本、阿根廷、墨西哥等国也都对甜高粱的青贮饲用价值进行了研究与利用(梁辛等,2011)。尽管国内系列研究试验表明:甜高粱生物产量、抗病能力强,青贮发酵品质等综合性状较玉米有优势,但作为饲料作物我国甜高粱种植面积不大,其发展潜力亟待提高(卢庆善 2008)。


本文综合国内外关于甜高粱青贮的研究资料,从甜高粱用作青贮的品种优势、青贮技术以及效应评价这几个方面作一小结,为我国发展甜高粱青贮提供参考与借鉴。


1

青贮的品种优势


1.1生物学产量极高


甜高粱是目前世界上生物量最高的作物之一,其生物产量是比青饲玉米高0.5-1倍,每公顷可产鲜茎叶90 000kg和高粱子粒3 000kg。由德国创造的鲜生物产量世界纪录达169吨/hm2,我国湖北省公安县创造的全国最高纪录为157.5吨/hm2(Bassam et al., 1997;黎大爵,2002)。而且由于甜高粱具有很强的再生力,茎秆收获后可从基部发出新芽长出新的茎秆,因此在适宜地区1年只种1次,但可收割2-3次,其单位面积产量更高。


1.2抗逆和适应性强


甜高粱起源于非洲不良的环境条件下,在长期的自然选择和人工选择下甜高粱具有抗旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄、耐高温和耐干热风等特点。甜高粱可耐受的盐浓度为 0.5%-0.9%, 高于玉米、小麦、水稻等作物。甜高粱适应性广, 在pH 5-8.5的各种类型土壤中均可生长,凡10°C以上积温达2 600°C-4500°C就可以生长,除个别高寒地区外,我国各地均可栽培(唐三元等,2012)。Hsiao研究指出,在严重水分亏缺的情况下,玉米产量明显降低,而高粱的产量仅略有下降(Hsiao,1976);甜高粱耐涝能力也较强,根、茎、叶鞘中髓部组织发达,有一定的通气作用,茎叶表面的蜡粉层在遇水淹时能防止水分渗入茎叶内部,遇到涝灾,只要田间积水不淹到穗部,且持续时间不过长,对其发育和产量的影响都不会太大(赵香娜 2008)。


1.3 营养丰富


作为优质的饲料作物,甜高粱不但富含糖分,而且其他养分含量也较高。渠晖报道蜡熟期收割时甜高粱干物质产量是玉米1.5-1.6倍,粗蛋白质含量5.11%,与玉米相近;粗蛋白质和可消化干物质产量分别是玉米的1.4倍和1.6倍。中性洗涤纤维含量与玉米无显著差异,酸性洗涤纤维含量显著高于玉米,青贮后,甜高粱酸性洗涤纤维含量下降了3.2%(渠晖沈益新, 2011)。柴庆伟调查也发现,乳熟后期全株甜高粱中的总糖、蛋白质、粗脂肪、灰分、无氮浸出物的含量都高于全株玉米,其中蛋白质和粗脂肪略高于全株玉米,而糖分含量是全株玉米的22倍,灰分和无氮浸出物分别比玉米高出13%和64.2%、全株甜高粱中的纤维素含量略低于全株玉米(柴庆伟,2010)。


甜高粱青贮发酵品质及青贮饲料品质和相当或者优与玉米。北京南郊农场用全株玉米和甜高粱青贮进行养分对比,结果表明高粱各项养分均高于玉米,如无氮浸出物和粗灰度分别比玉米高64%和81%;含糖量约为玉米青贮的2倍;干物质质量分数是玉米的1.5倍左右。甜高粱秸秆粉的热值是玉米的107%,稻谷的114%,马铃薯干粉的123%,可生产甜高粱秸秆粉相当于小麦平均产量的6倍多,玉米平均产量的5. 5倍(卢庆善,2008)。Avasi研究表明甜高粱青贮的干物质产量、蛋白质、乳酸含量高于玉米青贮(Avasi et al., 2006)。而Skład研究表明甜高粱青贮pH、乳酸含量与玉米青贮相似,有氧稳定性较玉米青贮高(Skład etal., 2006)。跟高粱青贮相比,甜高粱青贮木质素的含量低,甜高粱青贮干物质降解率与甜高粱青贮中性洗涤纤维在山羊体内消化率高(Marco et al., 2009; Felix and Funso, 1994)。


2

甜高粱青贮的关键技术


甜高粱青贮原理是在厌氧环境下将青贮原料中的碳水化合物(主要是糖类)变成以乳酸为主的有机酸,当有机酸在青贮料中积聚到0.65%-1.3%时,抑制了有害微生物(如腐败细菌等)的生长,因而使青贮料得以保存,基本保持原来的青绿多汁状态以及营养价值青贮调制是保存饲料的经济而安全的方法(王国仓等,2003)。


影响甜高粱青贮成败的因素很多,主要包括刈割期的选择、青贮前的萎焉、营造厌氧环境、添加剂等,这些因素如果控制不当,都不能获得品质较好的青贮饲料。


2.1 刈割期的选择


青贮甜高粱的营养价值受生育期的影响较大,不同生育期的甜高粱植株其营养特性和青贮特性有很大的差别。饲用高梁的青贮,可分为整株青贮和茎叶青贮两种方式。前人研究结果表明:在灌浆期、乳熟期和完熟期收获整株干物质比率分别为25.6%、30.8%和34.7%,差异达显著水平。而整株干物质量分别为0.95、1.2和1吨/亩。灌浆期和完熟期差异不显著,乳熟晚期差异达显著水平;籽粒产量分别为175.7、376.6和426.8公斤/亩。尽管完熟期籽粒产量最高,但粗纤维含量增多茎逐渐坚硬,适口性日益降低,消化率也不断下降。作为青贮高粱乳熟晚期收获最佳(陈悦等,1996),而收获过早青贮地干物质含量偏低,pH值偏高,影响青贮甜高粱的营养价值与吸收(Skład et al., 2006;渠晖沈益新,2011)。


2.2 青贮前的萎蔫


饲草含水量对青贮品质有很大的影响。一般而言,饲草含水量过多,则易造成可溶性碳水化合物随汁液流失,细胞液中糖分过于稀释,不能满足乳酸菌发酵,反利于酪酸菌发酵,使青贮料变臭、品质变坏。饲用甜高粱应选择晴朗天气收割抽穗期饲用甜高粱全株,在地里摊开阳光照射,晒至水分为60% - 70% ( 即以手用力拧扭饲用甜高粱茎秆不断为宜),这种凋萎处理不仅可以限制或避免各类有害细菌,特别是梭菌的发酵,同时还可以减少青贮渗出液,提高青贮饲料干物质进食量。反之,如含水量过低时,不易压实,容易造成霉菌滋生,因而需洒水或者与含水量较高的青绿饲料混贮来调节(孙小凡魏益民, 2004; 余汝华等,2007)。


2.3 营造厌氧环境青贮过程中微生物的种类比较繁多,酵母菌、腐败菌、霉菌等利用残留的空气和压榨的汁液大量繁殖,均为有害菌,而乳酸菌为厌氧菌和微需氧菌。两类菌在青贮过程中为互相竞争的关系,也直接关系到青贮的成败,因此密封、压实成为青贮的关键。对甜高粱青贮原料要进行短切到 2 ~3cm,粗饲料经过切割后,既能扩大饲料与微生物的接触面,有利于糖化和发酵,又便于畜禽采食咀嚼,促进营养物质消化和吸收。喂牛的饲用高粱茎和叶片可切成 2~4cm 的碎段。喂马、骡、羊的可切成 1~2cm长,对老弱幼畜则应切得更短些,调制青贮饲料时应尽量缩短入窖时间,充分压紧封严和降低封窖时的基础(李改英)窖温,以尽快形成乳酸菌发酵的厌氧条件。


2.4 温度最乳酸菌增殖活动的温度适宜范围为 20-30 ℃(张平定,2005),发酵温度应控制在19-37 ℃。乳酸菌在温度太高的条件下会终止生理活动,会破坏青贮原料的维生素,并消耗可溶性糖分,导致青贮原料品质的恶化。但是乳酸菌的增殖速度随青贮过程中的温度降低而减慢,这样很难在短期内造成强酸环境,青贮原料的品质也会受到不利影响。相应的措施是:缩短甜高粱青贮时间,甜高粱运、切、装、封应在2-3天内完成,尽量排出料内空气,青贮容器远离热源,且防止阳光直射。


2.5 添加剂


随着农牧业的发展,饲用作物的范围不断扩大,现代青贮过程为加快乳酸发酵速度,改善青贮饲料品质,提高青贮饲料利用率和动物生产性能,青贮饲料中使用添加剂是一重要举措(张力,2000)。秦立刚等报道甜高粱结实期间添加2%蔗糖或6mL/kg甲酸青贮能显著降低青贮饲料的pH和氨态氮,提高乳酸、可溶性碳水化合物、中性洗涤纤维含量和干物质保存率,青贮之后硝酸盐含量显著降低(秦立刚等,2010)。郭艳萍等报道高粱成熟期添加0.3%乙酸处理显著提高高粱青贮饲料的乳酸含量;添加0.3%丙酸处理显著降低青贮饲料的pH值和氨态氮含量,显著提高乳酸含量;添加0.5%尿素处理显著提高青贮饲料的粗蛋白质及乳酸含量,并且不同品种高粱青贮饲料的发酵质量存在差异,添加剂和品种对青贮的发酵品质有交互作用(郭艳萍等,2010)。柴庆伟研究发现在乳酸菌、纤维素粗酶、0.5%尿素、0.3%食盐等的共同作用下乳熟后期的甜高粱秸秆渣青贮可以得到很好的改善,青贮后的甜高粱渣气味酸香,质地柔软,粗蛋白含量提高了17%;纤维素成分降低了28%;还原糖提高了66%。因而甜高粱青贮添加剂种类与使用量的选择要视不同的添加剂本身的特性、青贮原料、青贮管理措施等而定。化学添加剂必须充分混匀,否则容易发生家畜中毒现象,生物制剂的使用效果还取决于青贮原料的切碎程度、压实程度、装填速度、青贮料贮藏封闭等因素。


3

甜高粱青贮饲喂效果


经过乳酸发酵调制成甜高粱青贮气味芳香、酸甜可口、耐贮藏,可供冬季或常年喂饲的多汁饲料。青贮饲用甜高粱中的有机酸能促进家畜消化腺的分泌活动,提高消化率、增强机体的免疫力。青贮还有轻泻作用,可以防止便秘(郝铠,1996;李建平,2004)。甜高粱青贮饲喂育肥牛、奶牛山羊具有良好的生产性能。


李新胜等人用安特青贮酶(纤维素酶、β-葡聚糖酶、蛋白酶)处理的甜高粱青贮饲料饲喂奶牛,结果显示:试验组奶牛日平均产奶量比全株玉米青贮高2.72千克,平均日产奶量增加10.19%,极显著高于对照组奶牛日平均产奶量(李新胜等,2001)。柴庆伟以添加复合微生物菌剂甜高粱渣青贮料饲喂育肥牛和奶牛,结果显示饲喂甜高粱渣料的肉牛其日粮干物质、粗蛋白、粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维消化率均高于饲喂青贮玉米,肉牛日增重提高了22.78g/d,青贮干物质采食量提高了0.04千克/头/天,日粮干物质采食量提高了10个/d,奶牛日平均产奶量增加了4.33%、乳脂含量增加了3.34%、乳蛋白含量增加了6.51%、乳糖的含量增加了2.45%,还提高了奶牛机体的免疫能力(柴庆伟,2010)。高立芳等人在奶牛日常饲喂草料中用大力士甜高粱草替换一部分干草,结果奶牛的日产奶量提高了2.84%(高立芳等,2010)。 Amer分别以甜高粱青贮、苜蓿青贮作粗饲料喂饲奶牛,结果表明喂饲甜高粱青贮的奶牛干物质采食量、能量校正乳含量和牛奶转化率与与喂饲苜蓿青贮相似(Amer et al., 2006)。


4

甜高粱青贮发展前景及今后的研究重点


近20多年来我国畜牧业每年都以9% 的速度增长,饲料粮的比重已占到粮食总产量的36% ,今后还将会大幅度增长,人畜争粮争地的矛盾日益突出,因此大力推广甜高粱种植,可大大提高土地的生产效率,降低畜牧业饲料成本,为草食性畜禽提供充足的饲料,可有效缓和人、畜争粮的突出矛盾(许云麒等,2011;竟丽丽等,2011)。我国有数千万公顷盐碱地资源,种植大田农作物产量很低,改造起来难度大、成本高,如果能将其合理利用种植甜高粱,则完全可以缓解人、畜争地的矛盾。另外甜高粱饲、粮、糖兼收,可大幅度提高农民收入(魏玉清等,2010)。


甜高粱作为饲粮和能源兼用作物在“十一五”,“十二五”期间,都已列入国家支撑计划和星火计划,河北、山东、辽宁、甘肃、新疆、内蒙古、吉林、安徽等省份也已相继开展了研究,并育成了一些适用于饲用的甜高粱品种(马涌等,2011),但甜高粱青贮产业化研究与开发仍然仍处于启始阶段。为推动甜高粱青贮产业化发展,今后的工作重点主要集中在以下几个方面:第一、选育高产量、高品质、适应性广、抗逆性(耐盐碱、耐瘠薄、抗倒等)的甜高粱品种。第二、研制甜高粱盐碱地高产高效种植技术,实现轻简化、机械化和规模化生产、研发盐碱地等边际土地种植甜高粱的栽培技术体系。第三、研究甜高粱大规模生产茎秆采收、储藏技术,寻求适合不同甜高粱品种的青贮添加剂,以此来改善青贮发酵,减少青贮损失,最终提高动物的生产性能。第四、加强政策引导,开展技术培训和宣传,积极示范推广,建立甜高粱丰产关键技术集成示范区;依托肉羊、奶牛、牲畜饲料等企业建立辐射区,推进甜高粱大规模产业化的形成。


作者:李春宏 张培通 郭文琦 殷剑美 韩晓勇(江苏省农业科学院经济作物研究所,江苏南京 210014)



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