我国是世界上最大的煤炭消费国和生产国[1]。长期高强度的开采引发一系列的土壤塌陷和生态环境问题。目前，我国因煤炭开采造成的沉陷面积超过100万hm2，且仍以3.0~4.7万hm2的速度逐年增长[2]。因此，矿区土壤复垦及其合理利用问题的解决迫在眉睫。目前，我国畜牧业发展迅速，但饲料资源缺乏的问题也随之而来[3]。饲料作物要扩大种植面积，大力发展青贮玉米、苜蓿等优质牧草，大力培育现代饲草料产业体系，大力发展草牧业[4]。青贮饲料适口性好、消化率高[5]，较干草营养价值更优[6]、更易贮存。因此，着力开发饲料及优质青贮的研制是解决问题的关键突破口。紫花苜蓿（Medicago sativa.）是种植范围非常广的一种多年生豆科植物，其根系较为发达，具有高产[7]、营养价值丰富、抗逆性较强的特点。无芒雀麦（Bromus inermis Leyss.）是一种多年生根茎型丛生性禾本科牧草，具有营养价值高、适口性好的优良特点[8-9]。在紫花苜蓿等豆科牧草青贮中，由于其蛋白质含量高、缓冲能高、糖含量较低等问题，单独青贮很难达到理想的发酵品质，而禾本科牧草可溶性糖含量高，因此采用豆科与禾本科牧草混贮可有效调节青贮的糖含量水平及发酵品质[10]，更有利于成功青贮。同时，在青贮中添加一定剂量的添加剂也可以改善和优化青贮品质[11]，其中甲酸可以降低青贮的pH值，形成适合乳酸菌繁殖的生活环境，抑制不良微生物的生长，以减少发酵过程中的营养损失[12]，同时提高干物质保存率[13]。麸皮可提高青贮原料中营养物质的浓度，从而促进发酵过程，而且其来源广、价格低[14]。本试验以山西省孝义市煤矿塌陷区不同混播比例的紫花苜蓿和无芒雀麦为原料，探究不同混播比例和甲酸、麸皮两种添加剂对混贮品质的影响，筛选出适合矿区青贮的紫花苜蓿和无芒雀麦最佳混播比例和适宜的添加剂，在矿区土壤修复的基础上进一步合理利用牧草资源，为青贮实践提供参考。1材料与方法1.1试验地点概况试验地位于山西省孝义市偏城村煤矿塌陷区（东经111°37′、北纬37°06′），海拔990 m，年均气温10.1 ℃，年平均降雨量小于440 mm，属于暖温带大陆性季风气候区。本试验小区于2017年6月进行播种，小区采用随机区组排列设计，种植方式为条播，行距25 cm，紫花苜蓿播种量为7.5 kg/hm2，无芒雀麦播种量为30 kg/hm2，混播比例采用种植行比，紫花苜蓿：无芒雀麦分别为8∶2（A1）、7∶3（A2）、6∶4（A3）、5∶5（A4）、4∶6（A5）、3∶7（A6）、2∶8（A7），每组重复3次，共计21个小区。1.2试验材料2019年5月下旬进行刈割，紫花苜蓿处于初花期，无芒雀麦处于抽穗期。麸皮购自太谷县华通面粉厂，甲酸为实验室分析纯（天津市科密欧化学试剂有限公司）。1.3试验设计试验采用双因素设计，其中一个因素为紫花苜蓿和无芒雀麦不同混播比例；另一个因素为添加剂，分别为0.5%甲酸（FA）、5%麸皮（B），以无添加剂为对照（CK）。将紫花苜蓿和无芒雀麦刈割后带回实验室，将其含水量晾晒为60%~70%时，用铡刀切碎至2~3 cm，将切碎的原材料与相应的添加剂混合均匀后装入青贮袋中，每袋500 g。用真空封口机抽真空后密封，置于室温下避光保存，45 d后开封测定相关指标。1.4测定指标及方法1.4.1感官评定青贮质量感官评分标准按照德国农业协会（deutsche landwirtschafts-gesellschaft，DLG）进行评分[15]。根据青贮料的气味、结构、色泽3项指标来进行评分，将青贮料分为优良、良好、中等、腐败4个等级。1.4.2发酵品质青贮拆封后，迅速混匀并取出青贮料20 g于锥形瓶中，加入180 mL去离子水，搅拌均匀，将瓶口封紧后在4 ℃下浸提24 h。经4层纱布和双层滤纸过滤后，保存滤液，用于测定pH值、氨态氮（NH3-N）、乳酸（LA）含量。采用精密酸度计（PHS-2C）测定pH值[16]；采用苯酚-次氯酸钠比色法测定NH3-N含量[17]；采用对羟基联苯比色法测定LA含量[18]。1.4.3营养品质取拆封青贮料200 g，置于烘箱中，105 ℃烘30 min，再于65 ℃恒温烘48 h至恒重，粉碎过筛后保存，用于测定粗蛋白（CP）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）含量。采用凯氏定氮法测定CP含量[19]；采用范式纤维法测定NDF、ADF[19]。1.5数据统计与分析采用Excel 2010进行数据整理，SPSS 25.0软件进行双因素方差分析，Duncan氏法对数据进行多重比较，P0.05表示差异显著，P0.01表示差异极显著。2结果与分析2.1不同添加剂和混播比例对青贮感官品质的影响（见表 1）由表1可知，除添加麸皮（B）组中A3和A4处理出现结构保持较差、有轻度霉味、呈黄褐色外，其余各处理的感官评定等级均达到良好及以上。其中，在添加甲酸（FA）组中，除A1和A3外，其他5个比例青贮均评定为优良，以A6和A7处理最佳，表现为茎叶结构保持良好，有芳香果味。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.02.024.T001表1不同混播比例和添加剂青贮的感官评定添加剂混播比例气味（评分）质地（评分）色泽（评分）总分等级CKA192213良好A2112114良好A362110良好A4103114良好A5103114良好A6122216优良A7104115良好FAA1103114良好A2124217优良A3103215良好A4133117优良A5134219优良A6144220优良A7144220优良BA1102113良好A2113115良好A34318中等A46219中等A5103114良好A6103114良好A7104216优良2.2不同添加剂和混播比例对青贮发酵品质的影响（见表 2）由表2可知，添加FA的情况下，A5和A6的pH值显著低于其他各处理，其中以A5最低，为4.45；添加B时，A6处理的青贮pH值最低，且极显著低于A1（P0.01）。在相同混播比例下，整体表现为FA添加剂pH值低于CK组和B处理组，其中A3、A4、A5、A6添加FA的pH值显著低于CK组（P0.05）。青贮氨态氮占总氮的比值（NH3-N/TN）受添加剂、紫花苜蓿和无芒雀麦混播比例的综合影响。当添加CK和FA时，A6的氨态氮/总氮均显著低于除A7外所有混播比例处理。在A4、A5和A7处理下，添加剂处理组的氨态氮/总氮显著低于对照组（P0.05）。CK处理下，A4的乳酸（LA）含量最高，显著高于A6以外的所有混播处理。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.02.024.T002表 2不同混播比例和添加剂青贮的发酵品质及显著性检验添加剂混播比例pH值氨态氮/总氮/%乳酸/%DMCKA15.45±0.23ab5.99±0.30bcdef1.04±0.06fA25.24±0.18abc6.34±0.16abcd1.31±0.06defA35.52±0.22a6.58±0.09ab1.24±0.04defA45.21±0.22abc6.43±0.30abc2.18±0.03aA55.00±0.12bcde6.10±0.25abcde1.57±0.02bcdA65.10±0.02abcd5.44±0.07fghi1.90±0.08abcA75.20±0.09abc6.53±0.29ab1.29±0.09defFAA15.13±0.18abcd5.95±0.47bcdef1.19±0.02defA24.93±0.04cdef5.48±0.22efghi1.09±0.07efA35.02±0.27bcde6.66±0.37a0.99±0.09fA44.69±0.23def4.55±0.17k2.05±0.01aA54.45±0.14f4.94±0.33ijk2.24±0.08aA64.55±0.23ef3.73±0.18l2.11±0.10aA74.89±0.11cdef3.87±0.13l1.60±0.11bcdBA15.25±0.23abc6.51±0.32ab1.90±0.05abA25.06±0.21abcd5.84±0.11cdefg1.23±0.10defA35.11±0.10abcd5.99±0.06bcdef1.93±0.03abA44.92±0.13cdef5.26±0.03ghij1.95±0.62abcA54.87±0.06cdef5.17±0.09hijk1.33±0.02defA64.48±0.19f5.74±0.13defgh1.86±0.06abcA74.93±0.13cdef4.73±0.08jk1.47±0.07cde显著性检验添加剂****NS混播比例******添加剂×混播比例NS****注：同列数据不同小写字母表示差异显著（P0.05）；NS表示差异不显著（P0.05），**表示差异极显著（P0.01），*表示差异显著（P0.05）；下表同。添加剂和混播比例互作效应的分析显示，添加剂除对乳酸影响不显著外（P0.05），对其他发酵指标均影响极显著（P0.01），混播比例对所有发酵指标影响极显著（P0.01），添加剂和混播比例对氨态氮/总氮和乳酸的互作效应有极显著影响（P0.01），对pH值互作效应影响不显著（P0.05）。2.3不同添加剂和混播比例对青贮营养品质的影响（见表3）由表3可知，混播比例为A2时，青贮具有较高的粗蛋白（CP）含量，最高为FA处理，为17.99%。两种添加剂处理组中，粗蛋白含量从高到低分别为A2A1A3A6A5A4A7。甲酸处理组中A1的中性洗涤纤维最低，麸皮处理组的A7最高。在相同混播比例下，甲酸处理组的中性洗涤纤维均为最低，且除A1和A2外，均显著低于CK（P0.05）。随着紫花苜蓿比例的逐渐增加，青贮的酸性洗涤纤维（ADF）整体为逐渐降低趋势。与CK相比，甲酸添加剂处理后酸性洗涤纤维含量均有所降低，其中A6处理显著低于CK（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.02.024.T003表 3不同混播比例和添加剂青贮的营养品质及显著性检验添加剂混播比例粗蛋白中性洗涤纤维酸性洗涤纤维CKA117.58±0.45c43.76±0.13hi32.57±0.38hijA217.94±0.09a43.85±0.14fghi32.28±0.40jA316.46±0.25e44.86±0.06de33.10±0.16fghA414.87±0.20i46.35±0.23ab34.58±0.26abcA515.67±0.14g45.65±0.05c33.95±0.15deA615.46±0.17g44.98±0.06de33.85±0.04deA714.36±0.13k46.19±0.11ab34.35±0.17bcdFAA117.83±0.22a43.60±0.04i32.45±0.24ijA217.99±0.16a43.68±0.08i31.69±0.26jA315.90±0.13e44.21±0.21f32.57±0.07hijA414.79±0.13i45.65±0.18c34.39±0.31abcdA515.06±0.15i45.20±0.09d33.90±0.06deA615.89±0.10f43.82±0.13ghi32.94±0.10ghiA714.52±0.15jk45.11±0.06de34.12±0.24cdeBA117.80±0.20b44.08±0.08fgh32.87±0.10hiA217.87±0.13a44.20±0.11fg32.91±0.11hiA316.71±0.20d44.92±0.08de33.84±0.12deA414.69±0.18ij46.00±0.13bc34.89±0.07abA515.10±0.11h45.62±0.16c34.20±0.06efA615.70±0.15fg44.74±0.14e33.66±0.19efA714.66±0.17jk46.40±0.25a34.93±0.16a显著性检验添加剂NS****混播比例******添加剂×混播比例NS**NS%添加剂和混播比例互作效应的分析显示，添加剂对ADF和NDF均影响极显著（P0.01），混播比例对粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维均有极显著影响（P0.01），而两者交互效应则只对中性洗涤纤维效果有极显著影响（P0.01），对粗蛋白和酸性洗涤纤维影响不显著（P0.05）。3讨论3.1不同添加剂和混播比例对青贮感官品质的影响感官评定是青贮饲料中最基础的鉴定指标[20]，可通过青贮饲料的气味、质地和色泽对其进行初步的品质判断。本试验中，各处理下无芒雀麦和紫花苜蓿混合青贮的感官评定均在中等及以上。其中，甲酸处理组的整体优于对照和麸皮组，这可能是因为甲酸具有强酸性，可抑制青贮发酵过程中一些不良微生物的生长。这与张凯凯[21]的研究结果相似。而甲酸的A6和A7组因含有较多的无芒雀麦，相比其他处理感官评定更优。贺文骅等[22]在黑龙江地区对紫花苜蓿和无芒雀麦不同混播比例青贮的研究也得出相似结论。3.2不同添加剂和混播比例对青贮发酵品质的影响pH值是衡量青贮饲料品质的重要指标之一。通常认为，在一定范围内青贮的pH值越低，则代表其品质越好，反之则越差[23]。本试验各处理的pH值在4.45~5.52之间，且随着无芒雀麦所占比例的增加，pH值整体呈现变小的趋势，A5和A6处理较低，这是因为紫花苜蓿自身蛋白含量pH值较高，紫花苜蓿占比大的青贮pH值会随之偏高，这与薛祝林等[24]的研究结果一致。NH3-N/TN是反映青贮饲料中蛋白质及氨基酸分解的程度，其含量越高，说明蛋白质分解越多，青贮发酵不良，质量不佳[25-26]。一般认为，优质青贮饲料的NH3-N/TN低于10%。本试验中，各处理下青贮的NH3-N/TN含量均低于10%，达到优质标准。郭婷[27]研究表明，在燕麦（Avena sativa L.）青贮中添加5 mL/kg甲酸时，显著降低NH3-N/TN含量，这与本研究结果基本一致。LA是评价青贮饲料质量的重要依据，含量越高则说明青贮发酵品质越好。本试验中，CK和2种添加剂青贮均随无芒雀麦在混播青贮中比例的增加，LA含量随之增加，这是因为更多的禾本科牧草可以为青贮中乳酸菌发酵提供更多的底物，从而产生更多的LA，与邝肖等[28]的研究结果相一致。青贮中的乙酸主要来自发酵过程中的异型乳酸菌和肠内细菌对糖类的分解和发酵[29]。3.3不同添加剂和混播比例对青贮营养品质的影响CP是鉴定饲料品质的重要指标，含量越高说明青贮饲料营养价值越好[30]。本试验中，随着紫花苜蓿比例的增加，青贮饲料的CP含量整体呈现增多趋势，与张丁华等[31]的研究结果一致，这是由紫花苜蓿本身蛋白含量高的特性决定的。NDF和ADF是反映粗纤维质量优劣最有效的指标[32]。NDF的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素；ADF主要是由纤维素和木质素组成，其含量越高，青贮饲料的消化率越高，价值越大。本试验中，NDF 和ADF含量随紫花苜蓿比例的增加，整体呈现减少的趋势。张欢等[33]对宁夏黄灌区西花苜蓿和高丹草混合青贮比例的研究同样得出这个结论。除A6和A7外，甲酸可以显著降低青贮饲料的NDF含量（P0.05）。4结论煤矿沉陷区紫花苜蓿和无芒雀麦混合青贮可以提高紫花苜蓿的发酵品质，改善无芒雀麦的营养品质，对合理开发利用矿区资源有重要意义。综合分析比较，建议煤矿沉陷区紫花苜蓿和无芒雀麦的混播青贮比例为3∶7，添加适量的甲酸可进一步改善紫花苜蓿和无芒雀麦混贮的品质。