王 輝,代微然,孫 璇,李舒琦,任 健,馬向麗
(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,云南 昆明 650201;2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)處,云南 昆明 650201)
青貯玉米單位面積干物質(zhì)產(chǎn)量高、適口性好、宜于機(jī)械化作業(yè),在全世界被廣泛應(yīng)用于奶牛、肉牛、綿羊和山羊等反芻家畜的養(yǎng)殖[1]。 隨著我國家畜養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大, 青貯玉米在牛羊等反芻家畜的養(yǎng)殖中越來越受到重視, 成為日糧中不可缺少的組成部分[2]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2020 年我國的青貯玉米種植面積近170 萬hm2,但青貯玉米的種植面積和產(chǎn)量與畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍然有一定差距。大力發(fā)展玉米青貯飼料、提高青貯品質(zhì)是實(shí)現(xiàn)我國畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的路徑之一[3-4]。 青貯作為青綠飼料的貯藏方法,具有減少飼草養(yǎng)分損失、有利于家畜對營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收、 調(diào)整飼草供應(yīng)結(jié)構(gòu)等作用。 玉米秸稈青貯品質(zhì)對畜產(chǎn)品質(zhì)量有直接影響。研究表明,青貯玉米的發(fā)酵品質(zhì)受收獲期的影響,收獲過早或過晚,都會影響青貯品質(zhì)[5]。全株玉米在乳熟初期青貯,干物質(zhì)積累較少,含水量高,青貯效果不佳;在蠟熟期收獲,則營養(yǎng)成分損失過多,影響青貯品質(zhì)[6]。 水分含量是決定青貯飼料制作成功與否的關(guān)鍵因素, 理論上青貯原料的水分含量控制在60%~70%為宜[7]。然而,在云貴高原,降雨時(shí)間及降雨量的分布特別集中,植株原料的水分含量時(shí)常超過適宜的范圍, 不得不通過晾曬等形式降低水分含量。 是將原料粉碎之后晾曬,還是將玉米秸稈直接晾曬,另外,晾曬時(shí)間長短是否會影響青貯原料發(fā)酵品質(zhì), 目前這些問題仍然不清楚。 為此,筆者于2020 年9 月在云南省昆明市開展試驗(yàn),以全株玉米為青貯原料,通過晾曬方式控制含水量, 研究青貯玉米原料水分含量及青貯時(shí)間對青貯品質(zhì)的影響, 以期為該地區(qū)選擇合適的玉米全株青貯方式提供參考。
試驗(yàn)地位于云南省昆明市宜良縣南羊鎮(zhèn)(24°30′36"N,102°58′22"E),海拔1 680 m,屬北亞熱帶季風(fēng)氣候。 降雨集中在5—9 月,氣溫年差較小,日差較大,年平均氣溫16.3 ℃。
青貯玉米品種為“曲辰9 號”,于2020 年5 月25 日在試驗(yàn)地穴播,行距40 cm,株距25 cm。每穴3 粒種子,播深2~3 cm,成活后在3 葉期間苗或定苗,每穴留2 株。 試驗(yàn)期間施肥、澆水、除草、病蟲害防治等田間管理與大田生產(chǎn)保持一致。
將乳熟末期的全株玉米用粉碎機(jī)切成1~3 cm的小段后在陰涼處攤開,分別晾曬1、2、3、4 d,以未經(jīng)晾曬(0 d)的原料作為對照(CK)。將晾曬不同時(shí)間的原料裝入青貯塑料桶(直徑15 cm,高28 cm,容積5 L),邊裝填邊壓實(shí),裝滿后用封口膜密封保存,每桶重量約為5 kg。 青貯發(fā)酵時(shí)間分別為60、90、120 d。 試驗(yàn)設(shè)15 個(gè)處理,每個(gè)處理重復(fù)3 次,共45 桶。 常溫條件下,青貯60、90、120 d 時(shí)進(jìn)行發(fā)酵品質(zhì)測定,桶打開后采用多點(diǎn)隨機(jī)取樣。
1.4.1 含水量
1.4.1.1 青貯原料含水量
將10 g 粉碎的原料在105 ℃殺青30 min 后,65 ℃烘至恒重測得。
1.4.1.2 青貯后含水量
在完成60、90、120 d 青貯發(fā)酵后, 取青貯飼料10 g 在105 ℃殺青30 min 后,65 ℃烘至恒重測得。
1.4.2 青貯料浸出液pH 值
將25 g 青貯樣品置于225 mL 蒸餾水中,4 ℃浸提24 h 后用酸度計(jì)測定。
1.4.3 青貯氨態(tài)氮 (ammonia nitrogen,AN)、乳酸及揮發(fā)性脂肪酸含量
氨態(tài)氮含量采用苯酚—次氯酸鈉比色法測定。乳酸、揮發(fā)性脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸)含量采用安捷倫(Agilent 1100)高效液相色譜儀測定,所用色譜柱型號為KC-811(8 mm×300 mm)[8]。
1.4.4 青貯常規(guī)營養(yǎng)成分含量
將青貯樣品置于烘箱中烘干至恒重。 粗蛋白(crude protein,CP) 含量采用凱氏定氮法測定;酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)和中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)含量采用范氏法(Van soest)測定;可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate,WSC)含量采用蒽酮—硫酸法測定[9-13]。
1.4.5 V-Score 評分體系
根據(jù)氨態(tài)氮、乙酸、丙酸、丁酸含量對青貯發(fā)酵品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)(見表1)。 評分標(biāo)準(zhǔn)中,總評分(V-Score)81~100 分為優(yōu),60~80 分為一般,<60分為差[14]。
表1 V-Score 評分體系計(jì)算方法及評分標(biāo)準(zhǔn) 單位:分
利用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行單因素和兩因素方差分析,并用Student-Newman-Keuls 法對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行多重比較,P<0.05 表示差異顯著;利用Sigmaplot 14.0 軟件作圖。
青貯玉米收獲粉碎后的含水量為74.33%,通過晾曬使其含水量降低。 晾曬1 d 后,青貯玉米含水量未顯著(P>0.05)降低,晾曬2、3、4 d 后含水量顯著(P<0.05)下降(見圖1)。
圖1 青貯玉米晾曬不同時(shí)間后的含水量變化
晾曬時(shí)間和青貯時(shí)間均顯著(P晾曬天數(shù)<0.05,P青貯時(shí)間<0.05)影響了玉米青貯的含水量、pH 值及氨態(tài)氮含量, 且晾曬天數(shù)和青貯時(shí)間對含水量及pH 值均存在交互作用 (P晾曬天數(shù)*青貯時(shí)間<0.05)(見表2)。 就含水量而言,在同一晾曬天數(shù)下,隨著青貯時(shí)間的增加整體呈減少趨勢:晾曬0(CK)、1、2、3 d 時(shí),青貯90 d 的含水量均低于(P>0.05)青貯60 d;晾曬0(CK)、1、3、4 d 時(shí),青貯120 d 的含水量均低于(P>0.05)青貯90 d,其中,晾曬3 d 時(shí)差異達(dá)到顯著(P<0.05)水平;晾曬0(CK)、1、2、3、4 d 時(shí),青貯120 d 的含水量均低于青貯60 d,晾曬0 d(CK)和3 d 時(shí)差異達(dá)到顯著(P<0.05)水平。 在同一青貯時(shí)間條件下, 原料晾曬處理降低了青貯含水量:青貯60、90 d 時(shí),晾曬2、3、4 d 后的含水量均顯著(P<0.05)低于晾曬0 d(CK)和晾曬1 d,晾曬4 d 后的含水量顯著(P<0.05)低于晾曬2、3 d;青貯120 d 時(shí),晾曬1、2、3、4 d 后的含水量均顯著(P<0.05)低于晾曬0 d(CK),晾曬3、4 d 后的含水量顯著(P<0.05)低于晾曬1、2 d。
表2 玉米晾曬后青貯不同時(shí)間的含水量、pH 值及氨態(tài)氮含量
除晾曬0 d(CK)外,在同一晾曬天數(shù)下,隨著青貯時(shí)間的增加pH 值整體呈先升高、后降低的趨勢:晾曬0(CK)、2、3、4 d 時(shí),青貯90 d 的pH 值均顯著(P<0.05)高于60 d;晾曬1、2、3 d 后,青貯120 d 的pH 值均顯著(P<0.05)低于90 d。 原料晾曬處理提高了青貯的pH 值, 青貯60、90 d 時(shí),晾曬1、2、3、4 d 的pH 值顯著(P<0.05)高于CK;青貯120 d 時(shí),晾曬3、4 d 的pH 值顯著(P<0.05)高于CK。
在同一晾曬天數(shù)下, 隨著青貯時(shí)間的增加氨態(tài)氮含量呈先大幅降低而后小幅升高的趨勢:晾曬0(CK)、1、2、3、4 d 時(shí),青貯90 d 的氨態(tài)氮含量均低于60 d,晾曬0(CK)、1、3 d 時(shí)差異達(dá)到顯著(P<0.05)水平,同時(shí),5 個(gè)晾曬時(shí)間下,青貯120 d的氨態(tài)氮含量均高于90 d, 但均未達(dá)到顯著(P>0.05)水平。 整體來看,隨著晾曬天數(shù)的增加,氨態(tài)氮含量有整體升高的趨勢:青貯60、90 d 時(shí), 氨態(tài)氮含量隨著晾曬天數(shù)的增加而先少量減少后增加;青貯120 d 時(shí),氨態(tài)氮含量隨晾曬天數(shù)的增加而增加, 晾曬4 d 的顯著 (P<0.05) 高于晾曬0(CK)、1、2、3 d。
晾曬時(shí)間和青貯時(shí)間對乳酸、 丁酸含量產(chǎn)生了顯著影響(P晾曬天數(shù)<0.05,P青貯時(shí)間<0.05)。 而晾曬天數(shù)和青貯時(shí)間對乙酸和丙酸存在交互作用(P晾曬天數(shù)* 青貯時(shí)間<0.05)(見圖2),對乳酸和丁酸含量無交互作用(P晾曬天數(shù)*青貯時(shí)間>0.05)。
圖2 青貯玉米晾曬后青貯不同時(shí)間的揮發(fā)性脂肪酸含量
就乳酸而言,在同一晾曬天數(shù)下,乳酸含量隨著青貯時(shí)間的增加整體呈上升趨勢:晾曬0(CK)、1、2、3、4 d 時(shí),青貯90 d 的乳酸含量均高于60 d,除晾曬3d 外青貯120d 的乳酸含量均顯著(P<0.05)高于60 d;僅在晾曬0(CK)、2 d 時(shí),青貯120 d 的乳酸含量高于青貯90 d;在晾曬1、3、4 d 時(shí),青貯120 d 的乳酸含量低于青貯90 d。原料晾曬處理對乳酸含量的影響并無明顯相關(guān)性: 青貯60 d 時(shí),晾曬0(CK)、1、2 d 時(shí)的乳酸含量顯著(P<0.05)低于晾曬4 d;青貯90 d 時(shí),晾曬2 d 的乳酸含量低于晾曬3、4 d;青貯120 d 時(shí),晾曬處理對其無顯著影響(P>0.05)。
就乙酸而言,同一晾曬天數(shù)下,青貯時(shí)間對其含量的影響無明顯相關(guān)性:晾曬0 d 時(shí),青貯90 d的乙酸含量高于青貯60 d, 青貯120 d 的乙酸含量顯著(P<0.05)高于青貯60 d;但在晾曬1、2、3、4 d 時(shí),青貯60、90、120 d 的乙酸含量無顯著差異(P>0.05)。 原料晾曬處理對乙酸含量的影響整體呈先上升后降低的趨勢:青貯60、90 d 時(shí),晾曬1 d 的乙酸含量均高于0(CK)、2、3、4 d;青貯120 d時(shí),隨著青貯天數(shù)的增加逐漸降低。
就丙酸而言,同一晾曬天數(shù)下,青貯時(shí)間對丙酸含量的影響無明顯相關(guān)性:晾曬1、2、4 d 時(shí),丙酸含量隨著青貯時(shí)間的增加而逐漸降低;相反,在CK 中,丙酸隨著青貯時(shí)間的增加而增加,但并無顯著差異(P>0.05)。 原料晾曬處理對丙酸含量的影響整體呈先上升后降低的趨勢: 青貯60、90 d 時(shí),晾曬1 d 的丙酸含量均高于CK、2、3、4 d;青貯120 d 時(shí),晾曬1、2、3、4 d 的丙酸含量均低于0 d(CK)。
就丁酸而言,同一晾曬天數(shù)下,青貯時(shí)間對丁酸含量的影響整體呈上升趨勢:晾曬0(CK)、1、2、3、4 d 中青貯120 d 的含量高于60 d。 原料晾曬處理對丁酸含量的影響整體呈上升趨勢: 在青貯60、90 d 時(shí),隨著晾曬天數(shù)的增加,丁酸的含量呈上升趨勢;青貯120 d 時(shí),晾曬0~2 d 的丁酸含量呈上升趨勢, 晾曬3 d 時(shí)的丁酸含量略低于晾曬2 d 時(shí),在晾曬4 d 時(shí)丁酸含量達(dá)最高值。
由表3 可知,就可溶性糖而言,同一晾曬天數(shù)下, 青貯時(shí)間對可溶性糖含量的影響整體呈先上升后降低的趨勢:除晾曬3 d 外,晾曬0(CK)、1、2、4 d 中青貯90 d 的可溶性糖含量高于60 d,但均未達(dá)到顯著水平(P>0.05);晾曬0(CK)、1、2、4 d中青貯120 d 的可溶性糖含量低于90 d,僅在CK時(shí)達(dá)到顯著水平(P<0.05)。 原料晾曬處理對可溶性糖含量的影響整體呈下降趨勢: 青貯60 d 時(shí),CK 的可溶性糖含量顯著高于晾曬1、2、3、4 d;青貯90 d 時(shí),CK 的可溶性糖含量最高,隨著晾曬天數(shù)的增加其含量先降低后上升;在青貯120 d 時(shí),晾曬0~2 d 的可溶性糖含量呈下降趨勢。
表3 青貯玉米晾曬后青貯不同時(shí)間的常規(guī)營養(yǎng)成分含量
就粗蛋白而言,同一晾曬天數(shù)下,青貯時(shí)間對粗蛋白含量的影響整體呈先降低后上升的趨勢:晾曬0(CK)、1、3、4 d 中青貯90 d 的粗蛋白含量低于60 d,晾曬0(CK)、1 d 時(shí)差異達(dá)到顯著水平(P<0.05);晾曬0(CK)、1、3、4 d 時(shí),青貯120 d的粗蛋白含量高于90 d, 僅晾曬1、4 d 時(shí)達(dá)到顯著水平(P<0.05)。 青貯時(shí)間相同的條件下,原料晾曬處理對粗蛋白含量的影響整體呈升高趨勢:青貯60 d 時(shí), 晾曬1、2 、3、4 d 的粗蛋白含量均高于晾曬0(CK)d,但無顯著差異(P>0.05);青 貯90、120 d 時(shí), 晾曬3、4 d 的粗蛋白含量顯著高于晾曬0(CK)d。
就粗灰分而言,同一晾曬天數(shù)下,青貯時(shí)間對粗灰分含量的影響整體呈增加的趨勢: 晾曬0(CK)、1、4 d 時(shí), 青貯90 d 的粗灰分含量均高于60 d,僅在晾曬4 d 時(shí)差異顯著(P<0.05);晾曬0(CK)、3、4 d 時(shí), 青貯120 d 的粗灰分含量均高于60 d,晾曬3、4 d 時(shí)達(dá)到顯著(P<0.05)水平。 青貯60、90、120 d,隨著原料晾曬天數(shù)的增加,粗灰分含量均為先上升后降低。
就NDF 而言,同一晾曬天數(shù)下,青貯時(shí)間對其含量的影響整體呈先上升后降低的趨勢:晾曬0(CK)、1、2、3 d 時(shí),青貯90 d 的NDF 含量高于60 d,晾曬0(CK)、1 d 時(shí)差異顯著(P<0.05);晾曬0(CK)、2、3、4 d 時(shí),青貯120 d 的NDF 含量低于90 d,晾曬2、3、4 d 時(shí)差異都達(dá)到了顯著(P<0.05)水平。 青貯60、90 d 時(shí),同一青貯時(shí)間相比,隨著原料晾曬天數(shù)的增加,NDF 含量均為先降低后上升,原料晾曬處理對NDF 含量的影響呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢; 青貯120 d 時(shí), 晾曬2、3、4 d 的NDF 含量顯著低于晾曬0、1 d, 晾曬2 d 時(shí)NDF含量最低,與其他組的差異達(dá)顯著水平。
就ADF 而言,同一晾曬天數(shù)下,晾曬0(CK)、4 d 時(shí),ADF 含量隨著青貯天數(shù)的增加先上升后降低;晾曬1、2、3 d 時(shí),ADF 含量隨著青貯天數(shù)的增加而增加。青貯時(shí)間相同的條件下,原料晾曬處理對ADF 含量的影響無顯著相關(guān)性:青貯60 d 時(shí)隨著原料晾曬天數(shù)的增加,NDF 含量均為先降低后上升; 青貯90 d 時(shí), 隨著原料晾曬天數(shù)的增加NDF 含量整體呈增加趨勢;120 d 時(shí)隨著原料晾曬天數(shù)的增加,NDF 含量均為先增加后減少。
利用氨態(tài)氮、乙酸、丙酸、丁酸含量開展VScore 分析, 發(fā)現(xiàn)青貯玉米發(fā)酵品質(zhì)評價(jià)等級達(dá)到優(yōu)的為CK 處理,即粉碎后沒有晾曬的處理,青貯60、90、120 d 時(shí),CK 處理的V-Score 值均高于其他晾曬處理(見表4)。原料晾曬以后,隨著晾曬和青貯時(shí)間的延長,青貯玉米發(fā)酵品質(zhì)整體呈降低趨勢;尤其是晾曬4 d 后,青貯品質(zhì)發(fā)生了大幅度降低, 青貯60、90、120 d 時(shí),V-Score 值在所有晾曬處理中均為最低值,接近評價(jià)等級為差的標(biāo)準(zhǔn)。
表4 不同處理下青貯玉米發(fā)酵品質(zhì)的V-Score 評價(jià)
發(fā)酵品質(zhì)影響著青貯飼料的質(zhì)量, 含水量又是影響青貯玉米發(fā)酵品質(zhì)的重要因素, 水分含量過高會導(dǎo)致原料霉?fàn)€。 適時(shí)收獲或晾曬是減少水分的重要措施。 試驗(yàn)中,晾曬2、3、4 d 處理使青貯玉米含水量顯著下降, 說明晾曬顯著提高了干物質(zhì)的含量, 有利于減少發(fā)酵過程中汁液的流出。
發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)良的青貯飼料pH 值為3.8~4.2[15],pH 值越低青貯飼料的質(zhì)量越高[16]。 青貯玉米粉碎后進(jìn)行晾曬,從青貯60、90、120 d 來看,pH 值的變化基本呈現(xiàn)由低到高再降低的趨勢, 與苜蓿青貯過程中pH 值變化基本一致[17],且總體均低于4.2。氨態(tài)氮常用于衡量青貯玉米中蛋白質(zhì)和氨基酸的降解速度,家畜對其利用率較低,氨態(tài)氮含量與品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)[17-19]。 試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)隨著青貯時(shí)間的延長氨態(tài)氮的含量呈降低趨勢。
乳酸是由青貯發(fā)酵過程中乳酸菌活動(dòng)產(chǎn)生的有益物質(zhì),可使青貯飼料長期保存[20]。它是可溶性糖在發(fā)酵后產(chǎn)生的主要有機(jī)酸之一, 可降低青貯玉米飼料的pH 值,抑制有害菌的生長[21],乳酸含量越高,青貯玉米的質(zhì)量越高。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在所有處理中隨著青貯時(shí)間的延長乳酸含量呈增加趨勢。與之相伴的是可溶性糖含量的減少,CK 處理下青貯60 d 和90 d 糖含量無顯著差異,不過二者均顯著高于青貯120 d。 相反,丁酸是腐敗菌丁酸梭菌發(fā)酵的產(chǎn)物,以消耗大量蛋白質(zhì)為代價(jià),會影響家畜的健康;此外,丁酸梭菌發(fā)酵還會產(chǎn)生有毒的氨基化合物和胺類,嚴(yán)重影響青貯的氣味,影響適口性,降低家畜采食量[22]。試驗(yàn)中,晾曬1 d、晾曬2 d和晾曬4 d 青貯120 d 處理的丁酸含量顯著高于60 d;且觀察到,丁酸的含量隨著晾曬天數(shù)的增加呈上升趨勢, 說明粉碎后晾曬會加速蛋白質(zhì)的分解,降低營養(yǎng)價(jià)值,這一點(diǎn)從粗蛋白的含量變化中可以得到證實(shí)。
利用氨態(tài)氮、乙酸、丙酸、丁酸開展V-Score分析,發(fā)現(xiàn)青貯玉米發(fā)酵品質(zhì)優(yōu)的為CK,即粉碎后沒有晾曬的處理,無論是青貯60 d 還是90 d 或120 d,均高于其他晾曬處理。 晾曬以后,隨著晾曬和青貯時(shí)間的延長, 青貯玉米發(fā)酵品質(zhì)呈降低趨勢,尤其是晾曬4 d 后青貯品質(zhì)大幅度降低,接近差的標(biāo)準(zhǔn)。 主要可能是晾曬后pH 值高,乳酸生成較少,適合有害菌的生存和繁殖,產(chǎn)生大量丁酸,降低適口性,品質(zhì)下降。 另外,還與蛋白質(zhì)在晾曬過程中加速降解有關(guān)。
可溶性糖即為可溶性碳水化合物, 是青貯發(fā)酵中乳酸菌的主要能量物質(zhì), 是評定飼料質(zhì)量的一種營養(yǎng)成分。 該試驗(yàn)顯示,在CK 處理下,青貯60 d 和90 d 可溶性糖含量無顯著差異,均顯著高于青貯120 d。酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維決定了飼草的飼用價(jià)值。 ADF、NDF 的含量越低,青貯飼料的適口性越好,利于食草動(dòng)物的消化[23-24]。 試驗(yàn)中NDF、ADF 含量受到了晾曬時(shí)間和青貯時(shí)間的影響, 不過變化趨勢不同。 CK 中, 青貯90 d、120 d 處理的NDF 含量顯著高于60 d 處理,相反,在晾曬2、3、4 d 后NDF 含量發(fā)生了降低, 原因可能是晾曬中有氧微生物作用時(shí)間較長, 加速蛋白質(zhì)分解的同時(shí)促進(jìn)了細(xì)胞壁的降解。
收獲青貯玉米后, 在不晾曬處理下進(jìn)行青貯60 d, 綜合品質(zhì)較高。 在青貯玉米原料含水量為74%時(shí), 不建議將原料粉碎之后通過晾曬形式降低含水量再青貯。