《Frontiers in Plant Science》：High-moisture alfalfa (Medicago sativa L.) silage and the impact of alternative agricultural additives: industrial hemp (Cannabis sativa L.) and freeze-dried orange powder (Citrus × sinensis)
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引言： 本研究旨在评估来源于橙子（Citrus × sinensis）和工业大麻（Cannabis sativa L.）的植物源添加剂对直接刈割苜蓿（Medicago sativa L.）青贮饲料组成及特性的影响。
材料与方法： 将第二茬Ameristand
引言： 本研究旨在评估来源于橙子（Citrus × sinensis）和工业大麻（Cannabis sativa L.）的植物源添加剂对直接刈割苜蓿（Medicago sativa L.）青贮饲料组成及特性的影响。
材料与方法： 将第二茬Ameristand 433T RR苜蓿分为两组进行青贮：不添加任何物质组或添加20 mL去离子水组（WA）。每组设三种处理，每种处理设两个添加水平：T1——大麻粗油提取物（2或4 g kg-1），T2——2 mm粉碎大麻茎秆颗粒（5或10 g kg-1），T3——冻干橙粉（40或60 g kg-1）。处理组或对照组（未添加或添加水；保留部分样品用于青贮前成分分析）材料（约120 g/袋）密封于真空袋中，在25 °C条件下青贮40天。青贮结束后，取两份子样品分别用于产芽孢细菌计数和发酵分析。剩余青贮材料进行成分分析。
结果与讨论： 结果表明，添加冻干橙粉促进了蛋白质降解的减少，表现为低pH值和氨浓度下降。然而，各条件下乳酸和乙酸的生成量差异有限。丙酸和丁酸始终低于定量限（< 1.0 mM）。添加橙粉，尤其是60 g kg-1水平，提高了干物质百分比（% DM）但降低了粗蛋白百分比（% CP）。处理间存在差异，但大麻处理对青贮品质无显著影响。此外，无论条件或处理如何，产芽孢细菌数量均无差异。
结论： 高水分苜蓿因其高缓冲能力和低水溶性碳水化合物含量限制了必要的快速pH下降，已知其保存效果较差。综合数据表明，在直接刈割苜蓿中使用冻干橙粉（而非大麻粗油或粉碎茎秆颗粒）能够将青贮品质维持在适合高水分豆科牧草青贮的可接受范围内。
论文解读
一、研究背景与目的
青贮是反刍动物饲养系统中重要的饲料保存方式，其本质是利用微生物发酵将含水量通常大于50%的作物和牧草转化为可稳定储存的饲料。青贮成功的关键在于快速经历有氧阶段并进入厌氧发酵阶段：植物细胞裂解释放水溶性碳水化合物（WSCs），被乳酸产生菌（LAB）迅速代谢，从而降低青贮pH值，抑制有害腐败菌和真菌的生长。然而，并非所有牧草都适合青贮。苜蓿（Medicago sativa L.）作为豆科牧草，与玉米等禾本科作物相比，具有低糖含量和高缓冲能力的特点，使其难以通过青贮良好保存。特别是当含水量超过70%时，苜蓿极易发生有害的次级梭菌发酵和腐败变质。已有研究者和生产者通过萎蔫处理、添加酸类添加剂、接种乳酸菌以及牧草混合等方式来改善难青贮作物的品质。
本研究的目标是评估三种植物源添加剂（大麻粗油提取物、2 mm粉碎大麻茎秆颗粒、粉末化冻干橙片）在两种添加水平下，对直接刈割（及添加水）苜蓿青贮保存效果的影响。选择这些添加剂的依据包括：大麻粗油提取物含大麻二酚（CBD），已被证实对农业相关梭菌具有抑制作用；粉碎大麻茎秆颗粒可能作为抗微生物/吸附材料；冻干橙粉因其糖含量（可作为发酵底物和天然酸化剂）、柠檬酸和抗坏血酸含量以及柠檬烯和α/β-蒎烯等挥发性萜烯的抗菌特性而被选中。
二、主要技术方法
研究人员在肯塔基大学North Farm种植的Ameristand 433T RR苜蓿，于2025年6月进行第二茬收割，收集约75.7 L刈割苜蓿用于实验。将苜蓿切碎至约2.5 cm，每袋约120 g材料（含水量79.6%）真空密封，共制备42个小型青贮袋。设置未添加对照组和添加20 mL去离子水（WA）组，每种条件下分别施加三种处理各两个水平：大麻粗油（2或4 g kg-1）、粉碎大麻茎秆（5或10 g kg-1）、冻干橙粉（40或60 g kg-1），每组三重复。所有袋子在25 °C培养箱中青贮40天。青贮结束后采集子样品进行产芽孢细菌计数和发酵分析（pH、氨、挥发性脂肪酸（VFA）、乙醇），剩余材料送DairyOne公司进行成分分析（干物质（DM）、粗蛋白（CP）、酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤纤维（aNDF）、非纤维碳水化合物（NFC）、总可消化养分（TDN））。挥发性萜烯通过Clevenger装置提取后采用气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）分析。统计学分析采用三因素方差分析（ANOVA）和Tukey事后检验。
三、研究结果
3.1 新鲜直接刈割苜蓿的化学成分
青贮前苜蓿材料的% DM为20.4（含水量79.6%），% CP为21.1，% ADF为29.6，% aNDF为35.3，% NFC为30.5，% TDN为62.3。添加水的样品% DM降至17.1（含水量82.9%），其余指标无显著差异。两组之间仅% DM存在显著差异，符合添加20 mL去离子水的预期效果。
3.2 苜蓿青贮的化学成分
添加水可预期地降低了% DM，且水添加与处理间存在显著交互作用（p = 0.008）。处理组与添加水平间也存在显著交互作用（p = 0.001），即随添加水平增加，% DM增加，这在粉碎大麻茎秆和橙粉处理中尤为明显。各处理% CP值大体相近，但对照组中水添加显著降低了% CP（p < 0.0001）。橙粉处理中，添加水平增加导致% CP显著降低（p = 0.008），这可能是低蛋白高碳水化合物物质（橙粉）的稀释效应。% ADF、aNDF、NFC和TDN中均存在处理与添加水平的显著交互作用。大麻油处理中，随添加水平增加，% ADF和aNDF降低，% NFC和TDN增加。水添加作为主效应显著增加了% aNDF，降低了% NFC和TDN。
3.3 苜蓿青贮的发酵品质和产芽孢微生物计数
对照组青贮pH为5.0，氨浓度为6.9（WA）或7.3（未添加）mM。橙粉处理（T3-1和T3-2，未添加和WA）的pH显著低于对照、大麻油和粉碎茎秆处理（p < 0.0001），pH值≤4.7。氨浓度方面，橙粉处理显著低于其他所有处理（p < 0.0001），粉碎茎秆处理也显著低于对照（p = 0.02）。然而，各处理和添加水平下产芽孢氨基酸发酵细菌数量无差异（102–103 cells）。乳酸和乙酸浓度存在水添加与处理的显著交互作用：水添加降低了对照组的乳酸浓度，显著增加了大麻油和橙粉处理中的乙酸浓度。乳酸/乙酸（LA/AA）比值在各处理间基本不变。丙酸和丁酸在所有条件下均低于定量限（LOQ：< 1.0 mM）。乙醇在所有样品中均可检测到，但浓度较低（< 4.5 mM），无显著主效应或交互作用。冻干橙粉的萜烯分析显示，柠檬烯含量最高（331.64 μg mL-1），其次是β-月桂烯（8.56 μg mL-1）和芳樟醇（5.24 μg mL-1），α/β-蒎烯、萜品油烯和β-石竹烯也存在但浓度较低。
四、讨论与结论
讨论部分指出，本研究使用的苜蓿具有典型的低% DM和高% CP特征。橙粉处理提高了% DM并降低了% CP，尤其在高添加水平下，但CP值仍保持在NRC定义的优质苜蓿青贮范围（20–22%）内。60 g kg-1橙粉处理将% aNDF降至33.8%，低于NRC推荐的35–40%范围，但较低的NDF通常有利于提高采食量。
pH是青贮成功的关键指标。对照组pH为5.0，符合高水分苜蓿高缓冲能力的预期。橙粉处理显著降低了pH（≤4.7），而大麻处理影响有限。虽然pH 4.2被认为是高水分青贮良好发酵的基准，但4.3–5.0的pH范围对于可接受的豆科青贮较为常见，因此本研究多数青贮处于可接受范围内。
氨浓度是梭菌蛋白降解（蛋白水解）的重要指标。橙粉处理显著降低了氨浓度，表明其有效减少了蛋白水解。尽管橙粉含有已知抗菌的柠檬烯和蒎烯等植物化学物质，但产芽孢细菌数量并未减少，提示氨的降低可能并非通过抑制产氨菌生长实现，而可能涉及解偶联代谢机制，即部分抑制氨产生但不一定降低细菌生长速率或活菌数量。
乳酸和乙酸浓度在各处理间变化有限，说明橙粉并未作为LAB的额外底物来源发挥显著作用。研究推测橙粉降低pH可能通过其内在酸化剂特性（冻干橙粉在水中pH约4.2）实现，但大麻油在水中pH约4.4却未产生类似效果，因此橙粉的作用机制可能更为复杂，涉及多种因素的组合。丙酸和丁酸始终低于定量限，表明未发生有害的梭菌次级发酵。鉴于有机酸无显著差异，氨（碱性化合物）的显著降低可能是橙粉处理中观察到的酸化效应的主要原因。
研究结论指出，冻干橙粉的应用通过降低氨浓度促进了蛋白水解的减少，青贮化学成分保持在适合高水分豆科牧草青贮的可接受范围内。然而，其作用机制尚不明确，需要在其他青贮条件（如萎蔫）和处理方式（如新鲜橙渣与冻干粉对比）下进一步研究。
