青貯玉米生產(chǎn)性能對收獲期的響應及收獲指數(shù)的探討

朱慧森，鄒新平，玉 柱，高文俊，王永新，佟莉蓉，許慶方＊

（1.山西農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，太谷030801；2.中國農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，北京100193）

青貯玉米（Zeamays）已經(jīng)成為反芻動物養(yǎng)殖業(yè)中主要的飼草之一。不同收獲時期對青貯玉米產(chǎn)量［1－4］、化學成 分［5－6］、養(yǎng) 分 降 解 率［7－8］等 的 影 響 已 經(jīng)開展了較多研究，不同收獲時期對玉米青貯飼料品質的影響也有較多的報道［3，8］，以及玉米秸稈不同收獲時期也作了研究［9］。雖然已經(jīng)有了大量的研究工作，但是與地上全株同時利用相關的青貯玉米收獲指數(shù)還沒有確立。在作物生產(chǎn)中，收獲指數(shù)是指籽粒產(chǎn)量與地上生物量的比值［10］，其注重的是籽粒產(chǎn)量。而全株調制青貯飼料的青貯玉米，既要注重籽粒產(chǎn)量，其余產(chǎn)量亦非常重要。美國 Wisconsin大學針對青貯玉米生產(chǎn)的特性，逐步完善了青貯玉米收獲指數(shù)，包括奶噸指數(shù)（Milk per ton index）和奶英畝指數(shù)（Milk per acre index）［11］。

本研究結合對不同時期收獲的青貯玉米生產(chǎn)性能及青貯品質進行分析，探尋比較簡捷的青貯玉米收獲評價指標。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

青貯玉米品種為兼用品種晉單42號，2013年春季播種于太谷縣北沙河村。田間采用單因子隨機區(qū)組設計，設3個區(qū)組，區(qū)組內(nèi)隨機安排收獲時期分別為籽粒形成期、乳熟期、蠟熟期和完熟期4個處理的小區(qū)。每個小區(qū)大小一致，面積30m2，種植密度4 200株·666.7m－2。

1.2 取樣與測定

在相應的收獲期，從每個小區(qū)的3個中間行，近地面刈割，稱取鮮重，計算單位面積鮮物質產(chǎn)量。從收獲的樣品中，先隨機選取5株，將雌穗上的籽粒手工剝下。同時隨機選取10株，切碎混勻。取1kg切碎鮮樣，連同籽粒和其他部位，迅速帶回實驗室103℃滅酶30min后，60℃烘干48h測定初水分；粉碎過1mm篩，103℃烘干24h測定絕干物質含量［12］，然后計算單位面積干物質產(chǎn)量和收獲指數(shù)。收獲指數(shù)包括作物收獲指數(shù)與MILK2006指數(shù)。作物收獲指數(shù)即籽粒與地上生物量之比［10］。MILK2006指數(shù)利用Wisconsin大學網(wǎng)提供的可自動計算的Excel表格，將所列項目數(shù)值輸入表格，自動生成奶噸指數(shù)和奶英畝指數(shù)［11］。其中奶噸指數(shù)是指每噸青貯可產(chǎn)牛奶的磅數(shù)，奶英畝指數(shù)是指每英畝青貯可產(chǎn)牛奶的磅數(shù)。

將切碎后的原料1kg裝入青貯袋內(nèi)，抽真空貯藏90d后，取20g樣品制備待測液。采用酸度計測定pH，苯酚——次氯酸鈉比色法測定氨態(tài)氮（Ammonia nitrogen，AN）［13］，液相色譜法測定有機酸（乳酸、乙酸、丙酸和丁酸）［14］。對青貯發(fā)酵品質采用pH、氨態(tài)氮和有機酸綜合評分［15］。剩余樣品如同原料一樣測定干物質含量。原料過1mm篩后的樣品，凱氏法測定粗蛋白質（CP）［16］，范氏法測定中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）［17］，灼燒 法 測 定 粗 灰 分 （Ash）［18］，旋 光 法 測 定 淀 粉（Starch）［19］，索氏提取 法 測 定 粗 脂 肪 （EE）［20］，蒽酮——硫酸比色法測定水溶性碳水化合物（WSC）［21］，兩步法測定中性洗滌纖維消化率（NDFD）和干物質消化率（DMD）［22］。青貯樣品只測定CP、NDF、ADF、Ash、EE、淀粉、DMD 和 NDFD。以青貯前后DM含量與鮮重計算DM量，青貯前后DM量的比值計算DM保存率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 9.0的GSM程序，對不同時期收獲青貯玉米原料和玉米青貯飼料的成分進行比較分析。對青貯玉米原料的鮮重、干重、DM、CP、NDF、ADF、EE、Ash、淀粉、WSC、DMD、NDFD 12項因子作相關分析，嘗試找出相關性較強的因子，用以簡化程序，指導田間收獲作業(yè)。

2 結 果

2.1 不同收獲時期青貯玉米的原料特性

由表1可知，不同收獲時期的玉米鮮重差異極顯著（P＜0.01）；不同收獲時期的DM產(chǎn)量和含量分別存在極顯著差異（P＜0.01）。籽粒形成期CP含量極顯著高于完熟期（P＜0.01）；完熟期NDF含量顯著高于蠟熟期（P＜0.05）；籽粒形成期ADF含量極顯著高于蠟熟期（P＜0.01）；EE含量隨著收獲期的延遲極顯著增加（P＜0.01）；蠟熟期和完熟期淀粉含量極顯著高于籽粒形成期和乳熟期（P＜0.01）；蠟熟期 WSC含量極顯著高于籽粒形成期（P＜0.01）；完熟期DMD顯著低于其他時期（P＜0.05）；隨著收獲時期的延遲，NDFD顯著下降（P＜0.05）。

2.2 不同收獲時期玉米青貯的品質

2.2.1 不同收獲時期玉米的青貯發(fā)酵品質 由表2可知，籽粒形成期玉米青貯pH極顯著高于乳熟期和蠟熟期（P＜0.01），而顯著高于完熟期（P＜0.05），完熟期玉米青貯pH顯著高于乳熟期和蠟熟期（P＜0.05）；籽粒形成期玉米青貯飼料氨態(tài)氮的濃度顯著高于乳熟期和蠟熟期（P＜0.05）；乳熟期和蠟熟期玉米青貯飼料乳酸的含量顯著高于籽粒形成期（P＜0.05）；不同收獲時期的乙酸和丙酸均表現(xiàn)為差異不顯著（P＞0.05）；蠟熟期和完熟期未檢測到丁酸；經(jīng)得分判斷，早期收獲調制的玉米青貯飼料發(fā)酵品質較差（P＜0.01）。

表1 不同收獲期青貯玉米原料特性Table1 Raw material characteristics of corn harvested at different periods

表2 不同收獲時期玉米的青貯發(fā)酵品質Table2 The fermentation quality of corn silage harvested at different periods

2.2.2 不同收獲時期玉米青貯飼料營養(yǎng)成分由表3可知，青貯后不同收獲時期玉米青貯飼料干物質保存率以及Ash含量各時期間差異均不顯著（P＞0.05），而DM含量各時期之間存在極顯著差異（P＜0.01），籽粒形成期玉米青貯飼料CP含量極顯著高于完熟期（P＜0.01）；完熟期玉米青貯飼料NDF含量極顯著高于蠟熟期（P＜0.01）；籽粒形成期玉米青貯飼料ADF含量極顯著高于蠟熟期（P＜0.01）；玉米青貯飼料EE含量和淀粉含量隨著收獲期的延遲而極顯著增加（P＜0.01）；完熟期玉米青貯飼料DMD顯著低于其他時期（P＜0.05）；隨著收獲時期的延遲，玉米青貯飼料的NDFD極顯著下降（P＜0.01）。

表3 不同收獲時期玉米青貯的營養(yǎng)成分Table3 The nutrient composition of silage from corn harvested at different periods

2.3 玉米青貯原料收獲指數(shù)分析

2.3.1 青貯玉米的作物收獲指數(shù) 籽粒形成期、乳熟期、蠟熟期、完熟期收獲指數(shù)分別為0.10、0.28、0.44、0.47，完熟期和蠟熟期收獲指數(shù)極顯著高于乳熟期和籽粒形成期（P＜0.01）。青貯玉米蠟熟期收獲，籽粒已經(jīng)達到最終產(chǎn)量的80%，秸稈達到90%，在此之前的收獲量極顯著低于最終產(chǎn)量（P＜0.01）。雖然完熟期籽粒產(chǎn)量與秸稈產(chǎn)量最高，但是此時的DM消化率從蠟熟期的69.28%，下降至完熟期的64.31%，NDF消化率也從50.67%下降至46.18%，綜合考慮青貯玉米產(chǎn)量與品質，以蠟熟期收獲為宜（圖1）。

2.3.2 青貯玉米的MILK 2006收獲指數(shù) 奶噸指數(shù)是在測定CP、NDF、Ash、EE、淀粉和NDFD的基礎上，衡量每噸干物質可產(chǎn)奶量。奶英畝指數(shù)結合了單位面積的DM產(chǎn)量。從原料來看，奶噸指數(shù)或是奶英畝指數(shù)，均以蠟熟期為最高，奶噸指數(shù)蠟熟期顯著高于乳熟期（P＜0.05），極顯著高于籽粒形成期和完熟期（P＜0.01）；奶英畝指數(shù)蠟熟期顯著高于完熟期（P＜0.05），極顯著高于籽粒形成期和乳熟期（P＜0.01）（表4）。由于乳熟期之前的淀粉含量較低，而完熟期NDFD下降，其奶噸指數(shù)和奶英畝指數(shù)均低于蠟熟期。青貯前后，奶噸指數(shù)的較小差異是由于各成分的稍有變化而致，奶英畝指數(shù)下降由青貯后3%～4%的DM損失所致。奶英畝指數(shù)均表現(xiàn)出青貯后下降的趨勢，而在籽粒形成期和乳熟期收獲的玉米青貯后奶噸指數(shù)則稍有提高。

2.3.3 簡捷青貯玉米收獲指數(shù)的確立 以 Wisconsin的奶噸指數(shù)和奶英畝指數(shù)，可以對青貯玉米適宜收獲期作出相對科學的判斷。但是在計算MILK2006指數(shù)時，需要測定DM產(chǎn)量和DM、CP、NDF、Ash、EE、淀粉含量以及NDFD，在田間作業(yè)時不便于操作，由此通過相關分析嘗試確立簡捷的收獲指數(shù)。

圖1 不同時期收獲青貯玉米的收獲指數(shù)及籽粒、莖稈占比Fig.1 The harvest index and percentage of grain and stover of corn harvested at different periods

表4 不同收獲時期青貯玉米與玉米青貯飼料的MILK2006收獲指數(shù)Table4 The MILK2006index of corn and silage harvested at different periods

玉米青貯飼料除了滿足纖維需要外，提供的主要是能量，而能量來源于淀粉和可消化的NDF，由表5可知，淀粉含量與DM含量成正相關關系（r2＝0.931），而 NDFD與DM 含量則成負相關關系（r2＝ －0.962）。干重與淀粉含量亦成正相關關系（r2＝0.990），結合產(chǎn)量性狀，可以將 DM 指標（DM含量和DM產(chǎn)量）作為青貯玉米的收獲評價指數(shù)，實際生產(chǎn)中DM含量一般以30%左右為宜。

3 討 論

3.1 青貯玉米對收獲期的響應

本研究結果與孫連雙等［2］、馮鵬［3］的研究結果相似，隨著青貯玉米生育期的推進，其生物量積累逐漸增加，養(yǎng)分濃度和產(chǎn)量增多。當收獲時期延遲至完熟期，淀粉、EE等含量雖有提高，但DMD和NDFD均下降。

不同收獲時期玉米青貯飼料的發(fā)酵品質差異較大，以籽粒形成期高水分青貯品質最差。在本試驗的袋貯研究中，未進行壓實處理，因而不會出現(xiàn)滲出液的損失。生產(chǎn)實踐中，早期收獲的青貯玉米含水量較高，青貯時對原料的壓實程度也較高，可能表現(xiàn)出高丁酸含量、高pH的劣質發(fā)酵結果。本研究中，青貯飼料的養(yǎng)分組成體現(xiàn)了原料的特點，與M.C.Der Bedrosian 等［23］和 T.Nishida等［24］的 研 究 類似。

表5 不同收獲時期青貯玉米各數(shù)值的相關系數(shù)Table5 The correlation coefficient of corn harvested at different periods

3.2 青貯玉米的收獲指數(shù)

作物的收獲指數(shù)只是籽粒產(chǎn)量與全部地上生物量的比值，而玉米青貯除了要考慮籽粒產(chǎn)量外，還有其他多個重要因素。不同收獲期玉米青貯原料存在較大的干物質產(chǎn)量、淀粉含量、CP含量、NDF含量、ADF含量、DMD、NDFD的差異。玉米青貯飼料主要提供纖維和能量，所以結合干物質產(chǎn)量、淀粉含量、NDF消化率等多項指標，可以建立適合青貯玉米的收獲指數(shù)。

以作物生產(chǎn)的收獲指標來評價青貯玉米，如果結合養(yǎng)分含量與可消化程度，可以推測蠟熟期適宜收獲，但是無法對青貯玉米的產(chǎn)量進行評價。MILK 2006的奶噸指數(shù)和奶英畝指數(shù)，能夠結合產(chǎn)量與品質，既可以評價不同青貯玉米品種的差異，還可以對收獲時期進行指導。MILK指數(shù)從最初主要關注淀粉含量與籽粒的 MILK1991、MILK1995，發(fā)展到引入NDFD后的MILK2000，調整NDFD對干物質采食量的預測及產(chǎn)奶量的估測，發(fā)展到目前的MILK2006。高飛等［25］運用較早的 MILK 2000指數(shù)，對青貯玉米的收獲時期進行了評價。雖然Wisconsin大學的網(wǎng)站提供了MILK 2006的計算表格，但是其中需要測定的項目包括DM含量、DM產(chǎn)量、CP含量、NDF含量和消化率、淀粉含量、Ash含量和EE含量，對于生產(chǎn)實踐一般難以及時操作。通過對原料各數(shù)值的相關性分析，可以比較簡捷地通過測定DM含量和產(chǎn)量來指導青貯玉米的收獲。如果按照生產(chǎn)實際中DM含量一般在25%～35%，則相應的DM收獲量在15～23t·hm－2，簡寫為15－25－35原則，即DM產(chǎn)量每公頃15t以上，DM含量25%～35%。在此范圍內(nèi)，奶噸指數(shù)為2 626～2 681lb·（t－1·DM－1），奶英畝指數(shù)為16 466～22 077lb·acre－1。本研究只是對單一品種作了探討，不同品種的收獲情況還有待繼續(xù)研究。

雖然在一定的范圍內(nèi)，隨著收獲時期的推遲，青貯玉米的產(chǎn)量和淀粉含量還在增加，但是根據(jù)M.C.Windle等［26］研究可知，淀粉的可消化程度呈下降趨勢。作為能量重要來源之一，玉米青貯飼料中的淀粉在發(fā)酵過程中的變化還有待深入研究。

4 結 論

綜合考慮養(yǎng)分含量與產(chǎn)量，青貯玉米宜在蠟熟期收獲；乳熟期、蠟熟期、完熟期收獲調制的玉米青貯飼料優(yōu)于籽粒形成期；隨著收獲時期的延遲，青貯玉米原料和玉米青貯飼料的NDFD和DMD均下降；可以通過DM含量和DM產(chǎn)量，簡捷地確定青貯玉米的適宜收獲時期。

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