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        青貯技術(shù)變遷史

        2016-02-17 01:21:18王文李曉林向必勇云南省種羊繁育推廣中心
        中國畜牧業(yè) 2016年23期
        關(guān)鍵詞:生產(chǎn)

        文|王文 李曉林 向必勇(云南省種羊繁育推廣中心)

        青貯技術(shù)變遷史

        文|王文 李曉林 向必勇(云南省種羊繁育推廣中心)

        隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快,草食家畜飼養(yǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,進(jìn)一步推動(dòng)了草食畜牧業(yè)的發(fā)展,為優(yōu)質(zhì)飼草料生產(chǎn)提供了良好的發(fā)展機(jī)遇和廣闊的市場空間。旺盛的需求促進(jìn)了草產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,各類飼草的種植生產(chǎn)、收儲(chǔ)制作、管理利用的研究應(yīng)用呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展勢頭,草產(chǎn)品在國內(nèi)某些省區(qū)已形成龐大的產(chǎn)業(yè)體系,為促進(jìn)草食畜牧業(yè)發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。

        玉米青貯飼料操作簡單、原料來源廣泛、保存時(shí)間長、飼用價(jià)值高,是發(fā)展草食畜牧業(yè)不可替代的飼料種類,對于提高產(chǎn)奶量、促進(jìn)家畜生長、平衡全年青飼料供應(yīng)具有重要意義。20世紀(jì)50年代初期,我國開始研究和推廣青貯飼料,利用農(nóng)區(qū)玉米秸稈制成青貯飼料作為奶牛等草食家畜的粗飼料,但在相當(dāng)長一段時(shí)期僅應(yīng)用于國營畜牧場(奶牛場)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代,全株青貯玉米的種植利用使青貯飼料的營養(yǎng)品質(zhì)顯著提高。21世紀(jì)以來,各種現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備和研究成果的應(yīng)用及草食畜牧業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大,飼草需求不斷增大,青貯飼料的生產(chǎn)制作和管理利用進(jìn)入全新時(shí)期。特別是近年來,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)不平衡,籽實(shí)玉米生產(chǎn)呈現(xiàn)嚴(yán)重產(chǎn)能過剩,價(jià)格跌落,農(nóng)民收入下降。而另一方面卻是優(yōu)質(zhì)飼草料供應(yīng)短缺,價(jià)格上揚(yáng),草價(jià)高于糧價(jià)。因此,無論從社會(huì)效益或經(jīng)濟(jì)效益分析,玉米生產(chǎn)由糧改飼勢在必行,是調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的必由之路??偨Y(jié)和研究玉米青貯飼料生產(chǎn)管理技術(shù)的發(fā)展,可以為草食畜牧業(yè)實(shí)現(xiàn)高效低耗和持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

        一、青貯飼料制作技術(shù)的發(fā)展

        青貯飼料是將青鮮飼料(牧草、飼料作物、多汁飼料,含水率65%~75%),經(jīng)切碎裝填在密閉的窖池中,在缺氧條件下,通過厭氧乳酸菌的發(fā)酵作用,抑制雜菌繁殖,而制成的可以長期貯存的一種粗飼料。青貯飼料氣味酸香、柔軟多汁、適口性好、營養(yǎng)豐富、利于長期保存,是草食畜牧業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)良飼料。

        青貯飼料在世界各地有著悠久的發(fā)展歷史。據(jù)考證,青貯技術(shù)起源于古埃及。大約3000多年前,古埃及人就有采用青貯方法貯藏飼料的經(jīng)驗(yàn),后逐漸傳至地中海沿岸,18世紀(jì)末由北歐傳至美國。其實(shí)中國古代腌菜方法與此同理,始于周朝初期(公元前10世紀(jì)左右)的我國腌漬技術(shù),《詩經(jīng)》記為“菹”,世界著名漢學(xué)家和科學(xué)史專家李約瑟的研究表明,“菹是由乳酸發(fā)酵制得的”“在制作菹時(shí),蔬菜的腌制是通過在酸性介質(zhì)腌漬或利用乳酸發(fā)酵而完成的”?!洱R民要術(shù)》等文獻(xiàn)中曾詳細(xì)記載與青貯原理相類似的蔬菜和飼料貯藏方法。盡管世界各地在蔬菜和飼料貯藏方面都有類似的應(yīng)用,但均基于經(jīng)驗(yàn)傳承,對其作用機(jī)制仍不甚明了。

        1929年,芬蘭科學(xué)家魏爾塔南(Artturi Ilmari Virtanen)通過多年對飼料保鮮和食物防腐的探索,就青貯發(fā)酵腐敗的原因進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)食物的腐敗和飼料營養(yǎng)成分的損失過程與酸度有密切的關(guān)系,將要貯藏的飼料用按一定濃度配置的硫酸和鹽酸混合液進(jìn)行處理,使其pH 降到4.0以下,有害菌對蛋白質(zhì)的分解活動(dòng)就能夠得到控制,從而減少呼吸作用造成的干物質(zhì)和蛋白質(zhì)、維生素?fù)p失。后來魏爾塔南因發(fā)明了飼料貯藏及保鮮法榮獲1945年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),這種加酸法形成系統(tǒng)理論,即為著名的“AIV 法”,又稱“魏爾塔南飼料保鮮法”,成為制作青貯飼料的理論基礎(chǔ),之后甲酸取代了鹽酸和硫酸,曾廣泛應(yīng)用于飼料青貯。

        對于植株含糖量較高的玉米及禾本科牧草,厭氧條件下乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸,使pH下降,即可達(dá)到青貯目的。而針對難青貯的植物如草木樨、苜蓿等,按原料重量的0.3%添加甲酸,促使pH下降至4.0以下,有害微生物分解蛋白質(zhì)的活動(dòng)就能夠得到控制,實(shí)現(xiàn)長期保存。魏爾塔南的偉大發(fā)現(xiàn)對促進(jìn)畜牧業(yè)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。

        在我國,率先進(jìn)行牧草青貯研究推廣的當(dāng)推中國現(xiàn)代草業(yè)科學(xué)的奠基人——王棟先生,1943年,時(shí)任西北農(nóng)學(xué)院教授的王棟先生在陜西進(jìn)行青貯試驗(yàn),將當(dāng)?shù)厥a(chǎn)的玉米和苜?;旌锨噘A,取得成功,鄉(xiāng)民皆效仿。1948年,他又在南京使用玉米秸稈制作青貯,效果亦佳。新中國成立后,1953年青貯技術(shù)的研究應(yīng)用正式列入多家農(nóng)業(yè)研究院所的科研規(guī)劃,開始就玉米秸稈的適時(shí)收獲、營養(yǎng)價(jià)值評定、青貯技術(shù)、品質(zhì)鑒定等方面進(jìn)行研究,并很快在華北地區(qū)推廣應(yīng)用。進(jìn)入20世紀(jì)80年代,青貯飼料的研究應(yīng)用再度興起,農(nóng)牧漁業(yè)部(現(xiàn)農(nóng)業(yè)部)多次組織會(huì)議進(jìn)行現(xiàn)場觀摩、經(jīng)驗(yàn)交流、技術(shù)培訓(xùn)和部署安排,有力地促進(jìn)了青貯技術(shù)的推廣應(yīng)用。至1997年,全國青貯飼料達(dá)9668×104噸,2004年達(dá)1.5×108噸。青貯飼料在我國得到廣泛的推廣和應(yīng)用。

        二、青貯原料由玉米秸稈到專用青貯玉米的發(fā)展

        青貯飼料的理想制作原料是玉米,玉米為C4植物,光能利用效率高,能形成高大植株,生物產(chǎn)量高,且植株富含糖分,可滿足青貯過程中乳酸菌發(fā)酵對糖分的需求。早期的青貯飼料制作幾乎全部利用玉米秸稈,即摘除玉米成熟果穗之后,及時(shí)收獲其副產(chǎn)品秸稈,經(jīng)機(jī)械粉碎,壓實(shí)密封,通過乳酸發(fā)酵制成。新鮮玉米秸稈,通過微生物厭氧發(fā)酵和化學(xué)作用制成的適口性好、消化率高和營養(yǎng)豐富的青貯飼料,能有效保存飼草營養(yǎng),而且質(zhì)地柔軟,具有香味,能增進(jìn)牛羊食欲,提高消化率,解決冬春季節(jié)飼草不足,是保證常年均衡供應(yīng)青綠飼料的有效措施,對畜牧業(yè)發(fā)展起到有力地推動(dòng)作用,而且秸稈過腹還田,避免焚燒污染,具有良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

        青貯飼料的最大優(yōu)點(diǎn)是能在密封厭氧狀態(tài)下長期保存,并有效保存飼草營養(yǎng),減少營養(yǎng)物質(zhì)損失。優(yōu)良的青貯飼料與其制作原料相比,碳水化合物含量變化不大,大部分糖類轉(zhuǎn)化為乳酸,含氮物質(zhì)損失極少,胡蘿卜素保持90%以上,營養(yǎng)價(jià)值降低3%~10%。如果曬制成青干草,細(xì)胞的呼吸作用、枝葉脫落、機(jī)械損失、暴曬雨淋等,可使其營養(yǎng)價(jià)值降低30%~50%。據(jù)研究,同樣的玉米秸稈制作成青貯飼料要比風(fēng)干玉米秸稈粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量高,粗纖維降低。

        優(yōu)質(zhì)青貯汁液含量達(dá)60%~70%,柔軟多汁,適口性良好,增進(jìn)食欲,促進(jìn)消化液的分泌和胃腸蠕動(dòng),增強(qiáng)消化功能,飼用價(jià)值升高,因此青貯飼料技術(shù)的應(yīng)用對畜牧業(yè)的發(fā)展意義非凡,特別對冬季持續(xù)時(shí)間較長的北方地區(qū)尤為重要。然而秸稈作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品,盡管用其飼養(yǎng)家畜的歷史悠久,曾有專家提出作為主要飼料來源發(fā)展“秸稈畜牧業(yè)”,但相對青干草和青飼料而言,秸稈飼用價(jià)值低下,主要原因是其消化率低,凈能值不高,粗蛋白質(zhì)含量低,維生素和礦物質(zhì)缺乏,難以滿足家畜生長和生產(chǎn)的營養(yǎng)需求,所以,秸稈作為反芻動(dòng)物的主要營養(yǎng)來源缺乏依據(jù),部分專家對“秸稈畜牧業(yè)”頗有微詞,商榷不斷。

        進(jìn)入21世紀(jì)以來,在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整和奶業(yè)生產(chǎn)快速發(fā)展的背景下,青貯飼料質(zhì)量深受業(yè)界關(guān)注,用于制作青貯飼料的專用青貯玉米品種的育成和廣泛應(yīng)用,使青貯飼料的品質(zhì)有了大幅提高。青貯玉米是專門用于制作全株玉米青貯飼料的玉米品種,與傳統(tǒng)的籽實(shí)玉米有所不同,首先其植株高大,產(chǎn)量高,以產(chǎn)新鮮秸稈為主;最佳收獲期為籽粒的乳熟末期,生物產(chǎn)量高,營養(yǎng)價(jià)值豐富;青貯飼料營養(yǎng)保存完全、氣味芳香、消化率較高,鮮樣中粗蛋白質(zhì)含量可達(dá)3%左右,并含有豐富的糖類;生長期約140天,有利于秋冬復(fù)種其他飼料作物。全株玉米青貯相對秸稈青貯,無論營養(yǎng)價(jià)值、適口性和消化利用率均有大幅度提高。

        畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)中后期就大量種植青貯玉米用以進(jìn)行高品質(zhì)青貯飼料生產(chǎn),而我國受傳統(tǒng)“農(nóng)本”觀念、糧食政策和生產(chǎn)力水平的影響,糧食產(chǎn)量一直是種植業(yè)的主要生產(chǎn)目標(biāo),畜牧業(yè)主要依靠家庭式小規(guī)模附帶經(jīng)營,飼草料來源長期依賴于糧食生產(chǎn)的副產(chǎn)品。后來畜牧業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度越來越高,規(guī)模不斷擴(kuò)大,飼料的營養(yǎng)品質(zhì)引起了研究人員和飼養(yǎng)者的重視。“七五”期間,青貯玉米育種列入國家攻關(guān)計(jì)劃,育成了一批適合青貯專用的品質(zhì)優(yōu)、抗倒伏、高產(chǎn)量、多分穗、單株大穗的青貯玉米雜交種。2003年,國審青貯玉米品種3個(gè),到目前我國通過審定的青貯專用玉米或糧飼兼用型玉米品種多達(dá)幾十個(gè),青貯玉米生產(chǎn)得到廣泛應(yīng)用,對畜牧業(yè)發(fā)展起到了重要推動(dòng)作用。

        三、生產(chǎn)方式由半人工半機(jī)械到全程機(jī)械化的發(fā)展

        青貯飼料的生產(chǎn)制作方式經(jīng)歷了半人工半機(jī)械到全程機(jī)械化的發(fā)展歷程。

        青貯飼料推廣應(yīng)用初期其原料主要為玉米秸稈,利用青貯鍘草機(jī)或滾筒鍘草機(jī),甚至用鍘刀切成2~3厘米,分層裝填入窖,人力踩踏或小型機(jī)械碾壓,青貯窖裝滿后蓋膜封頂。如按程序嚴(yán)格把握各個(gè)環(huán)節(jié),也能確保青貯成功。但相對機(jī)械化青貯飼料制作而言,有多種缺點(diǎn)。青貯原料細(xì)碎程度不夠,原料間隙相對較大,殘留空氣較多,為腐敗菌有氧發(fā)酵提供了更多機(jī)會(huì);人力踩踏或小型機(jī)械碾壓,青貯窖內(nèi)無法形成理想壓力和容重,有氧發(fā)酵延長,青貯飼料養(yǎng)分損失嚴(yán)重;大量使用人工,管理不便,生產(chǎn)成本加大;天氣或人工因素影響青貯制作進(jìn)程,制作過程延長,青貯原料暴露于空氣時(shí)間過較長,品質(zhì)和養(yǎng)分下降;人工或簡單機(jī)械取料,切面虛松或不整齊,導(dǎo)致二次發(fā)酵,造成養(yǎng)分損失甚至發(fā)霉變質(zhì)。

        21世紀(jì)以來,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的巨大繁榮以及隨之而來的農(nóng)業(yè)機(jī)械化的快速發(fā)展,青貯飼料生產(chǎn)制作發(fā)生了質(zhì)的變化,擺脫了多種受限因素,生產(chǎn)能力和質(zhì)量水平大幅提高。機(jī)械化青貯飼料生產(chǎn)的最大優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在3個(gè)方面:生產(chǎn)效率高,青貯質(zhì)量優(yōu)良,生產(chǎn)成本降低。

        高效便捷是農(nóng)業(yè)機(jī)械化的主要特征,青貯飼料生產(chǎn)從耙地、施肥、播種、除雜、防蟲、收獲切碎、運(yùn)輸?shù)窖b填碾壓全程機(jī)械化,相對人力和半機(jī)械化,其勞動(dòng)效率可提高十倍甚至幾十倍。另外,青貯飼料生產(chǎn)具有較強(qiáng)的時(shí)令性,違背時(shí)令季節(jié)等同坐失良機(jī),輕可減產(chǎn),重則無收。加之規(guī)?;图s化生產(chǎn)經(jīng)營的需要,種植面積不斷增大,且大田生產(chǎn)易受天氣狀況、社會(huì)原因及其他因素影響,這種時(shí)令性和規(guī)模化特點(diǎn),客觀要求我們必須提高生產(chǎn)效率。發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)告訴我們,機(jī)械化是確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理不失時(shí)令的惟一有效途徑。

        影響玉米青貯質(zhì)量品質(zhì)的主要因素是切碎、壓實(shí)和快速裝填密封,機(jī)械化青貯制作對原料切碎和壓實(shí)功能是人工和半機(jī)械化無法比擬的,作業(yè)快速高效,有效縮短了青貯制作日程,避免了制作過程過長,植物呼吸、有氧發(fā)酵、暴曬或雨淋造成的養(yǎng)分流失。

        青貯生產(chǎn)制作機(jī)械化,在當(dāng)前農(nóng)村勞動(dòng)力日趨緊張、人工工資日漸上漲的情況下,對于降低生產(chǎn)成本的作用顯而易見。而在半機(jī)械化青貯制作中,青貯飼料生產(chǎn)成本約42%為人工費(fèi)用,因此,人工使用量的多少直接決定著青貯飼料生產(chǎn)成本的高低。

        以云南省種羊繁育推廣中心為例,在自有耕地、自有農(nóng)機(jī)和操作人員的前提下,種植管理1000畝青貯玉米,可制成青貯飼料3500噸,直接生產(chǎn)成本為69.40元/噸,而目前青貯飼料市場銷售價(jià)為600.00元/噸。2015年生產(chǎn)玉米青貯3400噸、牧草青貯1127噸、青干草339噸,充足的飼草儲(chǔ)備在確保所飼9000個(gè)羊單位的飼草需求外,剩余飼草面向周邊養(yǎng)殖場銷售,實(shí)現(xiàn)銷售收入121.4萬元。而該單位在20年前,職工人數(shù)幾倍于今,當(dāng)時(shí)以綿羊生產(chǎn)為主,主要依靠天然草地放牧,產(chǎn)草量低,營養(yǎng)價(jià)值差,草地利用價(jià)值極低。如該中心山羊隊(duì),在2600畝草地面積不變的情況下,1994后以前,僅供500只能繁母羊(綿羊)全年放牧。2000年開始大面積種植青貯玉米,制作青貯飼料,載畜量逐步上升,2015年種植青貯玉米880畝,飼養(yǎng)能繁母羊1200只,在滿足畜群需求之后,調(diào)出青貯飼料3400噸作為商品出售,前后的差距何等鮮明。這種巨大的進(jìn)步歸因于我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和該單位多年持續(xù)不斷的土地整治及農(nóng)業(yè)機(jī)械投入,否則,如此巨大的工作量依靠人力是不可能完成的。

        點(diǎn)評:推動(dòng)草牧業(yè)發(fā)展,優(yōu)質(zhì)飼草料的研究是關(guān)鍵。本文介紹了玉米青貯技術(shù)的發(fā)展過程,為草牧業(yè)高效低耗發(fā)展提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

        國家自然科學(xué)基金(31160481)和國家自然科學(xué)基金(30960266)資助

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