牧草生產與利用新科技:牧草的品質管控

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牧草生產與利用新科技:牧草的品質管控

牧草的營養價值

牧草的品質有很多種不同的定義,在學術研究上也有不同的公式或指標表示其品質的高低,但是也可以簡單地說,營養價值高且動物樂於取食的就是高品質牧草。換句話說,牧草品質不單指牧草的營養價值,還包括動物攝食量的多寡。

一般的單胃動物,例如人,無法利用植物的細胞壁,而草食動物可藉著體內共生的微生物群,把細胞壁分解成為簡單的醣類,分解利用的程度則視細胞壁組成與聚合的複雜程度而異。細胞內容物,包含細胞膜、細胞質與細胞核,幾乎可被草食動物完全分解利用,並產生醣類、蛋白質、脂肪、維生素、礦物質等營養物質。

不同的種類、生長時期、生產區域,甚至收穫調製(製作乾草或青貯芻料)過程,都會影響植物細胞的纖維結構與細胞內容組成,進而影響牧草的營養價值、消化率與攝食量。因此,牧草品質是有差別的。

高品質牧草的細胞壁薄,細胞內含物的比率高,營養價值高、易消化、嗜口性佳、動物攝食量也較多。低品質的牧草,細胞壁占的比率則較高,且細胞壁中含有較多的不可消化物質(如木質素),以致營養價值及動物攝食量都低。對同一種牧草、同一個品系而言,可以由牧草中蛋白質、纖維素、木質素等含量高低來評估其營養價值。

禾本科與豆科牧草

世界各地利用的牧草資源豐富,包括禾草、豆草、闊葉草和莎草等上百物種,但以禾本科與豆科為主。禾本科牧草依生育特性又分為溫帶型禾草與熱帶型禾草二類,主要是光合作用型態與溫度適應性的差異。由於熱帶型禾草葉片具有維管束鞘的特化組織,使得單位葉片面積內的葉肉細胞比率降低(葉肉細胞的蛋白質與可消化物質含量高),造成在相同成熟度的條件下,熱帶禾草的粗蛋白質含量較溫帶型禾草的低,且消化速率較慢。

除光合作用型態外,各類牧草物種、品種、生態型因長期適應與人為選拔的影響,形成各別的生長優勢與限制,因此草種選擇是牧草品質管控的第一步。臺灣地處熱帶與亞熱帶的交界,一般平地只適合熱帶牧草的生長。臺灣主要生產的盤固草、狼尾草與青割玉米都是熱帶型禾草,雖然品質不如溫帶牧草,但仍可透過育種的方法選拔表現良好、品質較佳的品系以供利用。

豆科牧草的光合作用型態屬於溫帶型,但不同種豆科牧草的光合作用速率與溫度適應性的差異極大。苜蓿是豆科牧草中光合作用速率相當強的物種,同時兼具溫帶型與熱帶型特性。白花三葉草是典型的溫帶型豆草,高溫下光合作用速率受抑制;葛藤則適應熱帶氣候,是典型的熱帶豆草。相對於禾本科牧草,豆科牧草的蛋白質含量較高,纖維含量較低,且消化率較佳。

環境因子與牧草品質

除了牧草本身的因素外,生長期間的環境條件也會影響其品質。溫度是各項環境因子中對牧草品質影響最大的一項,過高或過低都會限制牧草的生長。高溫下,莖的生長及木質化程度都較顯著。水分是植物生長發育所必需,但土壤水分過多及不足對植物生長都構成逆境。通常缺水時牧草生長停滯,莖細,纖維含量降低,且消化率高,但嚴重缺水時會造成落葉及品質降低。

光照是植物生長的能量來源,牧草在生長過程中經常碰到光照不足的情況,光合作用隨光照減少而降低,且熱帶型牧草的反應較溫帶型的明顯。若光照不足的時間較長,牧草常會產生植冠及葉片形態的改變,如葉片變薄、莖變細、株型較為直立等。

土壤中任何一種必要元素的缺乏或過量,都對植物的生長有不良影響,但除了極嚴重的情況外,一般對牧草品質的影響極微。在正常的情形下,施用適量的氮肥可促進牧草的分蘗及葉莖比,並延緩葉片老化,有益於牧草品質的提升。但施用過量不僅造成水源污染,過多的氮肥可能造成牧草中其他礦物成分含量過低。另外在逆境下還容易使牧草中的NO3含量過高,而可能對動物造成毒害。

調製與倉儲

牧草收穫後就可直接利用,但多數的時候必須以曬乾草或青貯的方式保存。若氣候條件適當,細莖牧草適合以乾草的方式保存,乾草調製過程的損失包括產量與品質兩個層面。牧草收穫時,會有部分可溶性物質(營養)流失,殘存的植物呼吸與微生物消耗,也會持續減少牧草的營養,直到水分含量降低至20~15%以下才停止。從收穫到打包時的機械作業也會造成損失,而且因葉子比莖稈容易掉落,乾草品質通常較收穫時低。

此外,調製過程中遇雨,也會造成相當程度的營養損失與消化率降低。乾草儲存期間仍會有少量的養分損失,特別是在乾草包的含水率較高時,品質的損失尤其明顯。

青貯是另一種牧草保存的重要方法。所謂青貯是指把牧草貯存在無氧或幾乎無氧的環境下,利用乳酸菌的發酵作用產生乳酸,抑制其他微生物的生長,達到保存芻料的目的。良好的青貯過程可控制乾物損失在10%以下,能長期有效地保存牧草的營養價值,同時青貯時產生的乳酸還可提高嗜口性,促進動物的採食量。

牧草品質的變動

盤固草是熱帶禾科中品質尚佳的牧草,隨著植株的成熟、老化,盤固草品質跟著變劣。高溫及開花都會加速老化,而盤固草在夏季開花,因此其品質的季節差異明顯。對青貯調製而言,水溶性碳水化合物含量是影響青貯品質的關鍵因素。盤固草的水溶性碳水化合物含量隨著生長而累積,約6~8周達到高峰。

狼尾草品質隨成熟度而下降,夏季生長快,老化也快,而其花期在冬季,因此,不僅夏季延遲收穫不利於品質,冬季也不宜太晚收穫。青貯是狼尾草利用上極重要的一環,青貯作業時盡可能縮短由刈割到青貯的時間,以避免堆積產熱及水溶性碳水化合物含量下降。

青割玉米的營養價值高於狼尾草及盤固草,適期收穫的青割玉米含水率適當(約65~70%),水溶性碳水化合物充分,易於調製良好的青貯料。青貯用玉米應嚴格控制在黃熟期收穫,青飼用的適割期可放寬,但仍以黃熟期的產量最高、品質最佳。

牧草品質的感官評估

現場觀察收穫牧草的外觀,如葉片比例、草包顏色、是否含有花穗及夾雜物等,可約略判斷牧草的品質。葉片含量高、顏色較綠的品質較高,但是單獨以顏色一項來看並不是一個好的品質指標。不同種類乾草的顏色不同,有時因過度曝曬或些微淋雨,也會影響乾草的顏色,但仍不失為高品質乾草。

一般牧草開花後纖維含量增高,因此花穗含量高的品質較差。此外,氣味也是一種重要的指標,霉味或腐味的出現就表示品質降低,而且動物對氣味不佳的牧草接受性低。

營養成分分析

牧草營養存在於乾物質的部分,乾物率就是牧草去除水分後占總重的百分比。了解乾物率是很重要的,因為日糧調配都以乾基為基準,動物的採食也以乾物採食量表示,而不是採用飼糧消耗體積。此外,乾物率可以做為牧草貯存情形的指標,牧草在太乾的情況下青貯或在太溼的條件下打包,都容易發熱、降低蛋白質的有效性並且發霉,在太溼的情形下青貯,易造成滲漏與不適當發酵損失。

酸洗纖維是指在牧草或飼料中不容易消化或消化緩慢的物質所占的比率,包括纖維素、木質素及果膠。牧草的酸洗纖維低表示可消化的比率高,是品質較佳的牧草。

粗蛋白質含量可以顯示飼糧是否具備滿足動物蛋白質需求的能力,包括真正的蛋白質及非蛋白氮二部分。有效粗蛋白質是指粗蛋白質中可被動物有效利用的比率,以不發熱的牧草而言,至多不超過12%的粗蛋白質是包含在酸洗纖維中。酸洗纖維中含有的粗蛋白質愈多,表示粗蛋白質的有效性愈低。

中洗纖維是指牧草或飼料中細胞壁或纖維所占的比率,包括酸洗纖維(不計果膠)及半纖維素。中洗纖維與動物採食潛力成反比,中洗纖維低代表動物的採食量高,但反芻動物飼糧中必須含有一定量的纖維,以利反芻作用的進行。

掌握品質製作美味芻料

由於傳統化學分析所需時間長且成本昂貴,要做到依牧草品質的變動精準調配日糧、監控營養狀況、篩選牧草原料,只有依賴快速分析才能達成。近年利用近紅外光譜儀進行牧草品質的快速分析已成趨勢。

自然界賦予每種草不同的特質,也給予各式各樣的環境變化,牧草的品質也隨之不斷變動。如何生產能使「顧客」滿意的牧草,過去草農們只能藉由經驗判斷,現在已了解影響品質變動的因素,也有了快速的分析方法,可以使供給者與消費者同時掌握牧草品質,並加以調製成動物們愛吃的美味食物。

文章轉載: https://scitechvista.nat.gov.tw/c/HrKR.htm

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