發(fā)酵全混合日糧的研究進(jìn)展

■張永根 張廣寧 房新鵬 趙 超

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江哈爾濱150030）

隨著我國奶牛養(yǎng)殖業(yè)向規(guī)?；⒓s化、標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖的方向轉(zhuǎn)變，奶牛養(yǎng)殖業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)：畜牧業(yè)受耕地資源的制約，其發(fā)展使人畜爭糧的矛盾日益突出；高精料飼養(yǎng)模式提高飼養(yǎng)成本；中美貿(mào)易戰(zhàn)導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)牧草價(jià)格上升；優(yōu)質(zhì)粗飼料資源短缺的問題將會(huì)長期存在，而且己經(jīng)成為限制我國畜牧業(yè)發(fā)展的重要制約因素。因此，為了適應(yīng)我國草食動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)逐步向集約化、規(guī)?；l(fā)展的需要，調(diào)整畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)，降低我國養(yǎng)殖的飼料成本，充分利用和發(fā)掘農(nóng)區(qū)潛在的非常規(guī)粗飼料資源，發(fā)展節(jié)糧型畜牧業(yè)己成為畜牧業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。但由于非常規(guī)粗飼料水分高、適口性差、消化率低等存在的各種不足，限制了在畜牧行業(yè)中應(yīng)用。TMR發(fā)酵技術(shù)廣泛應(yīng)用于日本，該技術(shù)是采用裹包，將一些高水分的農(nóng)作物副產(chǎn)品與其他飼料原料混合后以TMR的方式進(jìn)行青貯的一種奶牛飼喂新技術(shù)，該技術(shù)可延長飼料的保存時(shí)間，有效保持原料的營養(yǎng)價(jià)值，降低霉菌毒素，增強(qiáng)飼料的有氧穩(wěn)定性，提高秸稈等粗纖維飼料的瘤胃降解率，改善瘤胃功能，成為我國畜牧養(yǎng)殖業(yè)一種新型飼喂技術(shù)[1]。

1 發(fā)酵全混合日糧的概念及加工工藝

發(fā)酵全混合日糧（Fermented total mixed ration,FTMR）是用裹包將一些高水分或者消化率低的農(nóng)作物副產(chǎn)品與其他飼料原料混合后，用專業(yè)青貯打捆機(jī)壓實(shí)，然后使用青貯裹包機(jī)利用塑料拉伸膜將其緊緊密封造成密封厭氧的環(huán)境，進(jìn)行無氧發(fā)酵而制作出的營養(yǎng)搭配合理、能夠長期貯存的日糧。發(fā)酵全混合日糧與普通全混合日糧相比，具有明顯獨(dú)特的優(yōu)勢。主要表現(xiàn)在：①減少TMR日糧中有害微生物數(shù)量及其新陳代謝產(chǎn)物；防止?fàn)I養(yǎng)流失和腐敗變質(zhì)，飼料穩(wěn)定性良好，可長時(shí)間存放。普通TMR有氧穩(wěn)定性差，因其含水量較大，不宜長期存放。②適口性好，提高飼料的利用率。飼料經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的特別的酸香味，可增強(qiáng)奶牛的采食欲望，提高奶牛的采食量，提高飼料的利用率。③高效抑制引發(fā)二次產(chǎn)熱發(fā)酵的酵母菌的生長繁殖，提高飼料的有氧穩(wěn)定性。④可改良動(dòng)物腸道內(nèi)的微生物情況，幫助消化系統(tǒng)對(duì)飼料的充分消化和吸收；抑制病原菌，分泌抗菌活性物質(zhì)。⑤發(fā)酵粗飼料及餅粕糟渣類原料，降低毒素含量，降低成本，改善適口性。促進(jìn)菌群平衡，有利于營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化吸收。⑥便于貯存，方便運(yùn)輸。加工好的FTMR可以向周邊的奶牛養(yǎng)殖牧場運(yùn)送。非常規(guī)飼料FTMR加工工藝大致分為以下步驟：①原料預(yù)處理：將干草類粗飼料預(yù)切，同時(shí)將菌劑配置活化。②原料投放：根據(jù)TMR配方量將粗飼料和精飼料按照投料順序投料到TMR攪拌機(jī)（斯達(dá)特），并在TMR中添加植物菌劑，將物料混勻攪拌。③產(chǎn)品裹包：將攪拌混勻的物料傳送到打包裹膜設(shè)備中進(jìn)行裹包。④入庫發(fā)酵。

2 非常規(guī)飼料資源的現(xiàn)狀及在FTMR中的利用

隨著我國畜牧業(yè)迅猛發(fā)展，人們對(duì)動(dòng)物性食品消費(fèi)量也逐年增加，與此同時(shí)，畜產(chǎn)品生產(chǎn)資源的耗費(fèi)量也呈現(xiàn)迅猛上升的趨勢。飼料原料（如玉米、豆粕、糧食等）傳統(tǒng)常規(guī)飼料的短缺及價(jià)格的升高己經(jīng)滿足不了畜牧業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，人畜爭糧矛盾也日益嚴(yán)重。而我國的非常規(guī)飼料資源種類繁多，分布廣泛，產(chǎn)量巨大，大部分不合理利用造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。據(jù)報(bào)道[2]，我國每年生產(chǎn)的非常規(guī)飼料資源達(dá)10.87億噸以上，其中每年生產(chǎn)6.7億噸秸稈飼料，啤酒糟等各種糟渣類飼料在3 000萬噸以上。但是，我國大部分非常規(guī)飼料利用率低或者未被開發(fā)，不但造成資源浪費(fèi)，還污染了環(huán)境[3]。副產(chǎn)品通常經(jīng)過干燥、粉碎后作為飼料原料可以在養(yǎng)殖業(yè)應(yīng)用，但會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品成本升高，而且會(huì)損失部分營養(yǎng)成分，作為飼料進(jìn)行商品化流通也存在局限性問題。已有大量研究表明，非常規(guī)飼料可替代部分糧食，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，如果能合理的開發(fā)利用非常規(guī)飼料，可以在一定程度上解決我國飼料用糧不足這一限制我國畜牧業(yè)發(fā)展的問題，充分緩解人畜爭糧的矛盾，保護(hù)環(huán)境。徐春城等[4]利用10%、20%、30%的咖啡渣作為飼料原料代替貓尾草和紫花苜蓿干草制作FTMR，研究表明FTMR發(fā)酵品質(zhì)良好，其pH值和氨態(tài)氮含量低，乳酸含量高。賈春旺等[5]在青稞秸稈替代葦狀羊茅的全混合日糧青貯試驗(yàn)研究中表明，TH5替代組顯著提高了全混合日糧青貯的發(fā)酵效果。Liu等[6]在含有7.5%添加量的油菜秸稈的全混合日糧發(fā)酵效果最好。丁良等[7]利用筍殼替代全株玉米，研究表明其中15%組和25%組不僅有良好的發(fā)酵品質(zhì)而且有氧穩(wěn)定性高。發(fā)酵全混合日糧能有效保存含水量較大的啤酒糟飼料，并改善其發(fā)酵品質(zhì)[8]。王勇等[9]用苜蓿、全株燕麥和小麥秸稈按不同比例替代全株玉米，研究結(jié)果表明TMR3有氧穩(wěn)定性有所提高。發(fā)酵全混合日糧也能對(duì)蘑菇菌糠有效保存[10]。劉巖等[11]對(duì)含有啤酒糟的全混合日糧進(jìn)行發(fā)酵品質(zhì)及有氧穩(wěn)定性的探究，F(xiàn)TMR在發(fā)酵7 d后表現(xiàn)出良好的發(fā)酵品質(zhì)，并具有較高的有氧穩(wěn)定性。

3 飼料添加劑在非常規(guī)飼料FTMR中的應(yīng)用

FTMR制作過程中涉及飼料中微生物的發(fā)酵等過程,會(huì)直接影響飼料品質(zhì)的好壞，故在發(fā)酵的加工制作過程中常使用添加劑對(duì)青貯過程進(jìn)行調(diào)控。青貯添加劑可以用來提高青貯的營養(yǎng)物質(zhì)，可以有效地促進(jìn)青貯的發(fā)酵，改善青貯品質(zhì)，提高飼料的有氧穩(wěn)定性。根據(jù)青貯發(fā)酵的效果大致分為三類：①抑制性添加劑：可抑制青貯發(fā)酵過程中好氧微生物的活力及不良微生物的發(fā)酵，從而有效防止青貯腐敗，最后起到保存飼料營養(yǎng)價(jià)值的目的。②促進(jìn)性添加劑：可以促進(jìn)乳酸菌對(duì)可溶性糖的發(fā)酵，主要有乳酸菌、酶制劑等。③營養(yǎng)性添加劑：能夠適當(dāng)改變飼料適口性，同時(shí)還可增加青貯飼料的營養(yǎng)物質(zhì)。Liu等[6]在含有油菜秸稈的全混合日糧中添加植物乳酸菌和纖維素酶，明顯改善TMR的發(fā)酵品質(zhì)，提高了飼料的降解率。瑪里蘭等[12]研究表明添加復(fù)合菌、尿素和鹽調(diào)制發(fā)酵TMR的效果最優(yōu)，改善飼料的適口性。丁良等[8]評(píng)價(jià)布氏乳桿菌和雙乙酸鈉對(duì)西藏啤酒糟全混合日糧發(fā)酵品質(zhì)和有氧穩(wěn)定性，研究表明添加布氏乳桿菌和雙乙酸鈉均不同程度上降低了霉菌和酵母菌數(shù)量，雙乙酸鈉的效果優(yōu)于布氏乳桿菌，可有效提高啤酒糟TMR有氧穩(wěn)定性。在發(fā)酵全混合日糧添加糖蜜和乙酸青貯進(jìn)行發(fā)酵，研究表明可在TMR中添加0.3%乙酸，既不影響發(fā)酵品質(zhì)，也可提高其有氧穩(wěn)定性。楊文艷等[13]探討不同益生菌對(duì)發(fā)酵秸稈型全混合日糧營養(yǎng)成分的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明釀酒酵母與枯草芽孢桿菌混合作為秸稈型全混合日糧保存劑，發(fā)酵時(shí)間為21 d 以內(nèi)。國衛(wèi)杰等[14]在FTMR 中添加不同水平的雙乙酸鈉(SDA)，研究表明添加0.3%SDA 為適宜水平，可以顯著降低FTMR 的pH 值和NH3-N/TN 值。FTMR 在生產(chǎn)實(shí)踐取用過程中接觸空氣，容易造成FTMR的好氣性腐敗，即二次發(fā)酵。二次發(fā)酵不僅增加了FTMR營養(yǎng)物質(zhì)的損失，還會(huì)因產(chǎn)生腐敗氣味從而降低飼料的適口性。飼料中主要的微生物有乳酸菌、酵母菌、腸細(xì)菌、霉菌和其他好氧性細(xì)菌[15]，這些微生物嚴(yán)重影響著青貯有氧暴露期間的穩(wěn)定性，降低了飼料的品質(zhì)，進(jìn)而影響到家畜的采食量和生產(chǎn)性能。因此，大量試驗(yàn)對(duì)提高FTMR的有氧穩(wěn)定性進(jìn)行了探究。研究證明在其他的青貯飼料中添加一定量的酵母菌、好氧性細(xì)菌和霉菌的添加劑，例如異型乳酸菌、有機(jī)酸等可以有效提高飼料的有氧穩(wěn)定性。Kung等[16]和Jr等[17]報(bào)道有機(jī)酸如丙酸，具有很強(qiáng)的作用抗真菌特性，施用量為0.2%～0.3%新鮮草料重量，對(duì)玉米青貯飼料的穩(wěn)定性有積極影響。Chen等[18]在粗飼料為基礎(chǔ)的TMR中添加乳酸菌和丙酸可以改善飼料的發(fā)酵品質(zhì)，提高了飼料的有氧穩(wěn)定性。Lei等[19]在含有全株玉米青貯飼料的TMR中添加糖蜜和丙酸也提高了飼料的發(fā)酵品質(zhì)及好氧穩(wěn)定性。Danner等[20]試驗(yàn)證明在青貯中添加乙酸作為腐敗的抑制劑增加有氧穩(wěn)定性。Qiu等[21]在含有大麥秸稈的TMR中添加了乙酸和糖蜜，抑制了酵母菌生長，提高有氧穩(wěn)定性。Yuan等[22]和Yuan等[23]通過在TMR中添加乙醇也顯著提高了TMR飼料的有氧穩(wěn)定性。青貯飼料中添加同型乳酸菌進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生乳酸降低pH，抑制不良菌的生長，但是降低了飼料的有氧穩(wěn)定性。有研究表明在飼料中添加異型乳酸菌如布氏乳桿菌可以產(chǎn)生乙酸等有機(jī)酸抑制青貯飼料中的酵母菌和霉菌的生長，進(jìn)而抑制好氧變質(zhì)[24-26]。Wang等[27]利用布氏乳桿菌對(duì)TMR進(jìn)行發(fā)酵，顯著提高了TMR青貯的有氧穩(wěn)定性。Nishino等[28]利用干酪乳桿菌和布氏乳桿菌顯著提高了全混合日糧的有氧穩(wěn)定性。

4 非常規(guī)飼料FTMR在反芻動(dòng)物的應(yīng)用

眾多研究不僅表明FTMR可以有效保存非常規(guī)飼料的營養(yǎng)品質(zhì)，而且對(duì)FTMR在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)探究。Cao等[29]研究表明FTMR可以有效增加營養(yǎng)物質(zhì)消化率，減少瘤胃甲烷排放和能量損失。周振峰等[30]研究表明，飼喂FTMR可以顯著增加泌乳奶牛的干物質(zhì)的采食量、提高產(chǎn)奶量，還顯著提高粗蛋白和粗脂肪的表觀消化率。王晶等[31]對(duì)泌乳末期的奶牛進(jìn)行飼喂試驗(yàn)，結(jié)果表明飼喂裹包TMR與常規(guī)TMR相比，可顯著提高產(chǎn)奶量和產(chǎn)奶效率。為了探索酵母全混合發(fā)酵日糧（FTMR）對(duì)杜湖雜交F1代羔羊的飼喂效果，馬東升等[32]研究表明可以提高飼料的蛋白含量，促進(jìn)羔羊生長，降低飼料成本，提高養(yǎng)殖效益。發(fā)酵全混合日糧飼喂湖羊還可顯著降低飼養(yǎng)成本，同時(shí)可緩解肉羊養(yǎng)殖中冬春季飼料不足的現(xiàn)狀[33]。FANG等[34]在4×4拉丁方中使用4只日本黑牛來評(píng)估用不同比例的蘋果渣制備的發(fā)酵全混合日糧的飼喂效果，研究的結(jié)果表明蘋果渣可提高青貯飼料的發(fā)酵質(zhì)量提高反芻動(dòng)物的適口性。糙米替代玉米對(duì)泌乳和消化的影。Miyaji[35]用糙米代替玉米的發(fā)酵全混合日糧飼喂奶牛，結(jié)果表明糙米代替玉米減少尿氮損失并提高氮利用率，但當(dāng)奶牛飼喂40%的高精料日糧時(shí)會(huì)對(duì)奶產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響。張廣寧等[36]研究了不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)全混合日糧的瘤胃降解特性以及小腸消化率的影響。結(jié)果表明，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長FTMR飼料的DM含量顯著降低（P＜0.05）；隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，顯著提高FTMR的DM、CP、NDF的瘤胃降解率（P＜0.05）和CP、NDF的快速降解部分（P＜0.05），同時(shí)發(fā)酵顯著降低RUP 的小腸消化率（P＜0.05）。全混合日糧提高了DM、CP和NDF在瘤胃中的瘤胃降解率，15、30 d的FTMR各營養(yǎng)成分的瘤胃降解性較好；RUP的小腸消化率隨發(fā)酵時(shí)間的延長開始逐漸降低，7 d之后降低最為明顯。為了評(píng)價(jià)發(fā)酵全混合日糧的營養(yǎng)價(jià)值，張廣寧等[37]應(yīng)用康奈爾凈碳水化合物-蛋白質(zhì)體系(CNCPS)和NRC(2001)模型評(píng)價(jià)了發(fā)酵合混合日糧的營養(yǎng)價(jià)值，結(jié)果表明：①隨著FTMR貯存時(shí)間的延長，干物質(zhì)(DM)含量顯著降低(P＜0.05)，7 d之后含量趨于穩(wěn)定；粗蛋白質(zhì)(CP)含量差異不顯著(P＞0.05)；可溶性蛋白質(zhì)(SP)、非蛋白氮(NPN)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)、粗脂肪(EE)和粗灰分含量顯著增加(P＜0.05)；中性洗滌不溶蛋白質(zhì)(NDIP)、酸性洗滌不溶蛋白質(zhì)(ADIP)和淀粉含量顯著降低(P＜0.05)。②隨著FTMR貯存時(shí)間的延長，非蛋白氮(PA)和快速降解真蛋白質(zhì)(PB1)的含量顯著增加(P＜0.05)；中速降解真蛋白質(zhì)(PB2)、慢速降解真蛋白質(zhì)(PB3)和不可降解蛋白質(zhì)(PC)含量顯著降低(P＜0.05)；CHO、中速降解碳水化合物(CB1)和緩慢降解碳水化合物(CB2)含量顯著降低(P＜0.05)。③隨著FTMR貯存時(shí)間的延長，瘤胃可降解蛋白質(zhì)(RDP)含量顯著增加(P＜0.05)，瘤胃能氮平衡(RENB)值顯著降低(P＜0.05)。④第0、3、7 d和15 d的FTMR能提供有效維持水平總可消化養(yǎng)分(TDNm)和凈能(NE)。由此可見，貯存15 d之前的FTMR能有效保持飼糧的營養(yǎng)物質(zhì)，為瘤胃微生物生長提供更多的氮源和能量，有利于提高飼糧的利用率。張廣寧等還進(jìn)行了飼喂含濕玉米纖維飼料和玉米秸稈的發(fā)酵全混合日糧對(duì)泌乳中期奶牛生產(chǎn)性能的影響，盡管奶牛對(duì)發(fā)酵全混合日糧的干物質(zhì)攝入量低于未發(fā)酵全混合日糧，但奶牛對(duì)采食發(fā)酵全混合日糧后，由于更高的飼料效率對(duì)奶牛的產(chǎn)奶量沒有影響。奶牛對(duì)采食發(fā)酵全混合日糧對(duì)蛋白質(zhì)、乳糖、總固形物和體細(xì)胞的濃度和產(chǎn)量沒有影響。與未發(fā)酵全混合日糧相比，發(fā)酵全混合日糧對(duì)牛乳的乳脂濃度和產(chǎn)量都有提高。干物質(zhì)采食量通常被認(rèn)為是影響奶牛生產(chǎn)性能的最重要因素之一。與未發(fā)酵全混合日糧相比降低了干物質(zhì)采食量，可能是因?yàn)槿樗岷鸵宜岬陌俜直纫约鞍钡獫舛扰c青貯飼料干物質(zhì)的攝入量呈負(fù)相關(guān)，具有較高乳酸、乙酸和氨態(tài)氮濃度的發(fā)酵全混合日糧降低了TMR的干物質(zhì)采食量的適口性。然而，與未發(fā)酵全混合日糧相比，奶牛采食發(fā)酵全混合日糧后表現(xiàn)出較低的干物質(zhì)采食量，由于發(fā)酵全混合日糧較高的飼料轉(zhuǎn)化率，沒有影響產(chǎn)奶量，甚至提高了矯正乳產(chǎn)量。由于成分和組成的差異，較高的營養(yǎng)物消化率也能導(dǎo)致較高的產(chǎn)奶量。奶牛采食發(fā)酵全混合日糧提高了瘤胃中的乙酸濃度和摩爾比例，從而提高了奶牛采食發(fā)酵全混合日糧的乳脂濃度和產(chǎn)量。

5 小結(jié)

發(fā)酵全混合日糧作為畜牧養(yǎng)殖業(yè)的一項(xiàng)新的飼喂技術(shù)應(yīng)用于家庭牧場或者中小型牧場，使一定銷售半徑中可以直接應(yīng)用商品化下的全混合日糧成為可能。不僅為優(yōu)質(zhì)青飼料及非常規(guī)飼料資源的保存和利用提供了有效的方法，還可以顯著提高反芻動(dòng)物生產(chǎn)效率，改善動(dòng)物產(chǎn)品質(zhì)量，提高飼料的利用率；減少飼料的浪費(fèi)，增加養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟(jì)收入；促進(jìn)和推動(dòng)畜牧業(yè)的健康發(fā)展。與TMR比較而言，F(xiàn)TMR需要人工或機(jī)械拆包飼喂費(fèi)時(shí)費(fèi)力，其次，F(xiàn)TMR 壓實(shí)成塊，流動(dòng)性差，分發(fā)撒飼不方便。針對(duì)FTMR 存在不足，應(yīng)進(jìn)一步研究開發(fā)相配套的飼喂機(jī)械設(shè)備，充分發(fā)揮FTMR 的生產(chǎn)潛力，將這項(xiàng)新型奶牛飼喂技術(shù)推廣開來，更高效地應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。