影響青貯品質(zhì)的流程分析

文/盧昌文 彭 華 陳雅坤 梁春宇，4 趙連生＊

（1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2 西南大學(xué)；3 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所； 4 河南科技大學(xué)）

青貯飼料是將新鮮的玉米或苜蓿等飼草作物經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚砗螅趨捬鯒l件下經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵作用而調(diào)制保存的多汁飼料，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程稱(chēng)為青貯[1]。青貯飼料具有適口性好，保存時(shí)間長(zhǎng)，能全年為反芻動(dòng)物提供優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的高性?xún)r(jià)比粗飼料，并且可以最大限度地減少?gòu)氖斋@到貯存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失，而且通常比干飼料更能提高農(nóng)場(chǎng)飼料混合和處理的效率和及時(shí)性[2]。青貯飼料以其來(lái)源廣、成本低、品質(zhì)好、貯存安全等眾多無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)成為畜牧行業(yè)最重要的飼料種類(lèi)之一。自2015年以來(lái)，奶價(jià)一直處在3.5元/kg左右的低迷狀態(tài)[3]，奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)很多都處在賠本和倒閉的邊緣，再加上近期中美貿(mào)易戰(zhàn)所導(dǎo)致的優(yōu)質(zhì)苜蓿干草價(jià)格的上漲，使奶牛養(yǎng)殖業(yè)更是雪上加霜。優(yōu)質(zhì)青貯飼料的使用是降低奶牛生產(chǎn)成本，提高養(yǎng)殖效益的關(guān)鍵，因?yàn)樵谖覈?guó)牛奶生產(chǎn)總成本中飼料成本占到60%～70%[4]，日糧中粗飼料比例在40%～70%[5]，增加優(yōu)質(zhì)青貯飼料在奶牛飼料配方中的配比，一方面可減少昂貴的優(yōu)質(zhì)苜蓿干草的用量，達(dá)到降低飼料成本的目的；另一方面，可以提高乳品質(zhì)和日產(chǎn)奶量[6]，在生鮮乳收購(gòu)以質(zhì)論價(jià)過(guò)程中，還可顯著提高銷(xiāo)售收入。但由于受我國(guó)土地資源和整體青貯水平的限制，青貯飼料的品質(zhì)參差不齊，極大地限制了奶牛養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。因此全面地了解和分析青貯流程對(duì)青貯品質(zhì)的影響，制定科學(xué)的青貯流程標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要。

1 收割階段

1.1 種植及收割方式

根據(jù)玉米的種植和收割方式，可分為自種自收和合同性種植收割兩種（表1）。自種自收是指奶牛場(chǎng)周邊配套有或成片租用土地自行種植青貯玉米。牛場(chǎng)規(guī)模若不是太大，種植的青貯玉米能滿(mǎn)足本場(chǎng)所需，否則需另行購(gòu)買(mǎi)青貯。合同性種植收割一般適用于牛場(chǎng)周邊沒(méi)有配套足夠的土地，牛場(chǎng)與合作社或種植戶(hù)簽訂青貯收購(gòu)合同。在青貯收割季節(jié)，牛場(chǎng)確定收割時(shí)間，合作社或種植戶(hù)租用收割機(jī)將青貯玉米收割后交給牛場(chǎng)。合作社通常流轉(zhuǎn)有成片的土地，種植的青貯玉米品質(zhì)較一致，牛場(chǎng)為獲得本場(chǎng)所需的青貯，只需與少數(shù)幾個(gè)大型合作社合作即可。但這主要取決于牛場(chǎng)周邊是否發(fā)展有成熟的合作社，否則需與多個(gè)種植戶(hù)簽訂收購(gòu)合同，造成青貯品質(zhì)參差不齊。自種自收方式種植的青貯玉米品質(zhì)雖然高于合同種植，但由于地租成本較高，有時(shí)前者的制作成本會(huì)高于后者，采用此種方式的國(guó)營(yíng)牛場(chǎng)通常自己有地。私營(yíng)牛場(chǎng)則采用多種經(jīng)營(yíng)，租用土地面積較大，制作的青貯飼料除滿(mǎn)足自身需要，還供給周邊牛場(chǎng)使用，規(guī)模效應(yīng)較高。為提高青貯品質(zhì)，牛場(chǎng)在簽訂青貯收購(gòu)合同時(shí)，通常會(huì)對(duì)青貯玉米的收購(gòu)價(jià)格、干物質(zhì)含量、淀粉含量、切碎長(zhǎng)度等做出規(guī)定，有的甚至還會(huì)對(duì)株間距、收割機(jī)械、玉米籽粒破碎度、留茬高度等做出規(guī)定。但種植戶(hù)對(duì)合同的忠誠(chéng)度受到玉米種植比較效益的影響，種植青貯效益高于其他作物時(shí)，農(nóng)戶(hù)才會(huì)主動(dòng)按照合同約定進(jìn)行種植。

表1 青貯飼料的種植及收割方式

1.2 收割時(shí)機(jī)的確定

最佳收割時(shí)機(jī)的確定是基于青貯原料的營(yíng)養(yǎng)成分、青貯飼料的品質(zhì)和奶牛的產(chǎn)奶性能等三者之間關(guān)系的大量研究得出來(lái)的，最佳收割時(shí)機(jī)的確定方式分為目測(cè)法和儀器檢測(cè)法，其中葉片枯萎?dāng)?shù)、籽粒的乳線以及DM含量是最簡(jiǎn)單、最常用的檢測(cè)指標(biāo)。

1.2.1 收割時(shí)機(jī)對(duì)青貯原料的營(yíng)養(yǎng)成分和青貯飼料品質(zhì)存在顯著影響

朱慧森等研究發(fā)現(xiàn)，在玉米從籽粒形成到完全成熟期間，隨著收割時(shí)期的延遲，玉米秸稈干物質(zhì)（DM）、淀粉和粗脂肪含量極顯著增加（P＜0.01），DNF的消化率降低[7]。Kr?mer-Schmid等研究發(fā)現(xiàn)DM和有機(jī)質(zhì)（OM）的消化率伴隨著NDF消化率的增加而增加，產(chǎn)奶量和活體重也伴隨著NDF消化率的增加而增加[6]。

1.2.2 玉米秸稈DM含量在300～350 g/kg時(shí)為最佳收割時(shí)機(jī)

Phipps等在干物質(zhì)含量與產(chǎn)奶量關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著秸稈DM含量的增加，飼料DM攝入量呈現(xiàn)先增加后降低，牛奶產(chǎn)量先增加后降低。當(dāng)干物質(zhì)含量在300～350 g/kg時(shí)，牛奶產(chǎn)量最高[8]。Jensen等通過(guò)三種不同DM含量的玉米，研究青貯后的化學(xué)組成，奶牛每天攝入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，OM、DNF、淀粉的消化率等方面進(jìn)行全面分析，得出全株青貯玉米在DM含量為350 g/kg收割時(shí)最佳[9]。

1.2.3 目測(cè)法主要是依據(jù)玉米籽粒的乳線來(lái)判斷玉米的最佳收割時(shí)機(jī)，在2/3乳線期收割最佳，在1/4～2/3之間具有一定的彈性

乳線是玉米籽粒的液體和固體部分的交匯處，直到玉米成熟到凹陷的階段，籽粒的乳線才會(huì)出現(xiàn)（圖1）。Bol等評(píng)估了玉米作為青貯飼料喂養(yǎng)時(shí)成熟度對(duì)奶牛干物質(zhì)攝入量、消化率和產(chǎn)奶量的影響，成熟度分為早期凹痕、1/4乳線期、2/3乳線期和黑色層階段等四個(gè)階段，試驗(yàn)采用4×4拉丁方設(shè)計(jì)，周期為28 天，四個(gè)成熟階段的含水量從前往后依次為69.9%、67.6%、64.9%和58.0%，四種處理的干物質(zhì)攝入量相似，占體重的3.73%～3.79%，2/3乳線期收獲的玉米飼喂青貯飼料的奶牛產(chǎn)奶量最高（33.4 kg/天），而在早期凹陷階段收獲的玉米飼喂青貯飼料的奶牛產(chǎn)奶量最低（32.4 kg/天），在2/3乳線階段收獲玉米飼喂青貯飼料奶牛的乳蛋白產(chǎn)量最高，雖然奶牛對(duì)2/3的乳線階段和黑色層階段收獲的青貯玉米的淀粉攝入量（9 kg/天）相似，但是黑色層攝入可消化淀粉低0.4 kg/天[10]。Mcrco等研究發(fā)現(xiàn)雖然在1/2乳線以下收割降低了DM產(chǎn)量和淀粉積累，但提高了NDF的消化率，然而DM消化率沒(méi)有增加，因?yàn)镹DF消化率的增加被淀粉含量的降低所抵消[11]。

圖1 玉米籽粒不同乳線圖

2 青貯階段

我國(guó)奶牛場(chǎng)最常用的青貯方式主要有青貯堆、青貯窖和裹包青貯等3 種。青貯堆在地平面直接堆積，進(jìn)行青貯。青貯窖分為地上青貯窖、地下青貯窖和半地下青貯窖。裹包青貯是牧草收割后，用打捆機(jī)進(jìn)行高密度壓實(shí)打捆，然后通過(guò)裹包機(jī)用拉伸膜裹包起來(lái)。

2.1 三種青貯方式的比較

青貯堆、青貯窖和裹包青貯的比較見(jiàn)表2，青貯堆在大型的奶牛場(chǎng)應(yīng)用的較多，如Heguy等對(duì)美國(guó)奶牛養(yǎng)殖規(guī)模大、集約化程度高的加利福利亞洲的奶牛場(chǎng)青貯方式進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，青貯堆為主要的青貯方式，占60%以上[12]。青貯堆具有一次性投資少，奶牛場(chǎng)可以根據(jù)飼料的需要量靈活調(diào)整青貯量，缺點(diǎn)是青貯飼料不易壓實(shí)[13]。青貯窖是帶穗玉米最常見(jiàn)的青貯方式，優(yōu)點(diǎn)是容易壓實(shí)，技術(shù)要求低，缺點(diǎn)是一次投資高，飼料損失率大[14]。裹包青貯的優(yōu)點(diǎn)是壓實(shí)度高，青貯飼料品質(zhì)好，方便運(yùn)輸，可進(jìn)行商品化生產(chǎn)，缺點(diǎn)是裹包膜成本高，且需要配備裹包機(jī)，工作效率低[15]。

2.2 青貯添加劑的使用

青貯添加劑是指在青貯制作或使用過(guò)程中，添加到其中的一類(lèi)能夠通過(guò)促進(jìn)乳酸菌的發(fā)酵或抑制有害菌的生長(zhǎng)，達(dá)到改善青貯品質(zhì)的少量或微量物質(zhì)。

2.2.1 青貯添加劑的分類(lèi)及最佳使用量

按青貯添加劑的使用效果進(jìn)行分類(lèi)，可以分為促進(jìn)乳酸菌生長(zhǎng)的發(fā)酵促進(jìn)劑，抑制酵母菌和霉菌生長(zhǎng)的抑制劑以及改善青貯飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)性添加劑3類(lèi)[16]。發(fā)酵促進(jìn)劑主要包括乳酸菌、碳水化合物和酶制劑。不良發(fā)酵抑制劑主要有機(jī)酸或其鹽，最常見(jiàn)的酸是丙酸、乙酸、山梨酸和苯甲酸。營(yíng)養(yǎng)性添加劑包含非蛋白態(tài)氮、礦物質(zhì)和維生素等。研究發(fā)現(xiàn)，使用含有乳酸菌和酶制劑的接種劑可以降低玉米青貯的損失，增加乳酸和乙酸含量，減少丁酸含量，不影響DM的回收率，且能提高青貯玉米秸稈的適口性、產(chǎn)奶量和乳脂率[17，18]。Kung等人在玉米中施用丙酸，添加量為1～3 kg/噸，結(jié)果顯示未經(jīng)處理的青貯飼料在需氧條件下穩(wěn)定32.3 h，添加量為3 kg/噸丙酸防腐劑顯著提高了青貯飼料的有氧穩(wěn)定性，青貯飼料在有氧條件下穩(wěn)定69 h[19]。

2.2.2 微生物添加劑也不是總能取得好的效果

微生物添加劑的使用效果受青貯作物品種的影響。Kang等人研究發(fā)現(xiàn)，把收獲的2 個(gè)玉米雜交品種的每種原料在20-L迷你筒倉(cāng)中一式四份保存，施用或不施用接種劑（達(dá)到1.0×104CFU/g干酪乳桿菌和1.0×105CFU/g布氏乳桿菌），在青貯110 天后，打開(kāi)筒倉(cāng)并分析青貯物的化學(xué)組成、發(fā)酵指數(shù)、微生物計(jì)數(shù)和有氧穩(wěn)定性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一個(gè)雜交品種的玉米青貯飼料的有氧穩(wěn)定性得到了改善，而另一種沒(méi)有得到改善[20]。從理論上來(lái)講，化學(xué)添加劑應(yīng)該提供更一致的效果[17]。但是，由于成本的原因，牧場(chǎng)可能會(huì)試圖減少化學(xué)添加劑的使用率，從而危及產(chǎn)品的有效性。

2.3 壓實(shí)度

壓實(shí)度是反映單位體積下青貯飼料重量的一個(gè)指標(biāo)，一般用每立方米的濕重或干物質(zhì)重量來(lái)衡量，對(duì)青貯飼料品質(zhì)存在顯著影響。飼料原料的干物質(zhì)含量、切碎長(zhǎng)度、壓實(shí)機(jī)械重量和壓實(shí)時(shí)間、每層填鋪的厚度等因素都能影響青貯飼料的壓實(shí)度。在青貯窖中密度是容易測(cè)定的，而事實(shí)上孔隙度才是壓實(shí)管理中真正需要降低的。

2.3.1 壓實(shí)度影響青貯飼料品質(zhì)的原因

壓實(shí)度主要是通過(guò)影響飼料中的孔隙度，進(jìn)而影響飼料中的氧氣儲(chǔ)存，從而影響青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)。Borreani等研究發(fā)現(xiàn)，在干物質(zhì)不變的情況下，孔隙度和青貯飼料的壓實(shí)度成負(fù)相關(guān)，在壓實(shí)度一致的情況下，孔隙度與干物質(zhì)含量成正相關(guān)，在發(fā)酵階段前，較高的空隙體積或孔隙度導(dǎo)致較大的氧氣儲(chǔ)存，飼料顆粒周?chē)障秲?nèi)的氧氣導(dǎo)致植物細(xì)胞和需氧微生物的呼吸作用加強(qiáng)，碳水化合物的消耗導(dǎo)致DM損失[21]。當(dāng)青貯飼料暴露于空氣時(shí)，通過(guò)青貯飼料的氧氣運(yùn)動(dòng)速率與青貯飼料的孔隙度成正比[22]，需氧微生物消耗青貯飼料中容易獲得的碳水化合物和有機(jī)酸，導(dǎo)致DM損失和青貯品質(zhì)的降低。Holmes和Muck建議青貯窖和青貯堆的最小密度為705 kg/m3，以孔隙度限制在0.4以?xún)?nèi)[23]。

表2 不同青貯方式的比較[13～15]

2.3.2 孔隙度與青貯密度的函數(shù)

孔隙度定義為充氣空隙體積占青貯飼料總?cè)莘e的比例。Pitt和Muck等人得出了孔隙率是青貯飼料密度的函數(shù)[22]：

Φ=1-(ρ/ρmax)，

Φ=孔隙度(部分)；ρ=材料密度；ρmax =當(dāng)所有的空間都被移出后的最大材料密度。

Φ=1-ρwb×{[(1-DM)/ρw]+[(DM×OM)/ρom]+[(DM×(1-OM))/ρa(bǔ)sh]}，ρwb=濕的材料密度（g/cm3）；ρw=水的密度（1 g/cm3）；ρom=有機(jī)物質(zhì)密度（1.6 g/cm3）；ρa(bǔ)sh=灰分密度（2.5 g/cm3）；DM=干物質(zhì)含量（分?jǐn)?shù)）；OM=有機(jī)質(zhì)含量（分?jǐn)?shù)）。

2.4 封窖

封窖是指利用塑料薄膜和壓重材料對(duì)青貯飼料進(jìn)行密封和壓重的過(guò)程，提供有效的密封對(duì)于最小化儲(chǔ)存期間的DM損失是至關(guān)重要的。使用氧氣阻隔膜能顯著提高青貯飼料品質(zhì)，同時(shí)要注意塑料薄膜上面壓重材料的壓實(shí)方式。

2.4.1 采用有氧阻隔膜能顯著提高青貯飼料的品質(zhì)

Heguy等研究表明，靑貯窖采用氧氣阻隔（OB）技術(shù)薄膜與單層聚乙烯塑料薄膜覆蓋相比，上層的腐敗厚度顯著降低[12]。Borreani等研究發(fā)現(xiàn)，與標(biāo)準(zhǔn)的聚乙烯塑料薄膜相比，采用氧氣阻隔膜的青貯飼料表層乳酸含量較高，pH值較低，減少了酵母菌、霉菌和需氧和厭氧產(chǎn)孢菌的數(shù)量，同時(shí)具有更高的有氧穩(wěn)定性和更小的DM損失[24]。

2.4.2 塑料薄膜上面的壓重材料應(yīng)注意壓實(shí)方式

塑料薄膜上面壓重材料選擇中，應(yīng)用最多的就是輪胎，此外還有礫石填充袋和松散的土壤、沙子、礫石等。Ruppel等發(fā)現(xiàn)青貯飼料中的酸性洗滌不溶氮（ADIN）濃度和頂層的溫度與輪胎密度呈負(fù)相關(guān)，這表明輪胎密度的增加能夠減少氧氣的進(jìn)入[25]。另外輪胎的均勻壓重也有助于青貯飼料的提高，均勻加重能限制空氣在塑料薄膜和飼料之間的移動(dòng)方式，避免空氣移動(dòng)較多，區(qū)域青貯飼料品質(zhì)變壞，均勻加重也有助于暴露在風(fēng)中時(shí)限制塑料的波動(dòng)，波動(dòng)具有將空氣通過(guò)塑料中密封不良的接頭泵送到塑料和青貯飼料之間空間的效果，波動(dòng)還具有將加重材料向下移動(dòng)的效果，使一些區(qū)域沒(méi)有加重[21]。

3 飼喂階段

在飼喂階段，青貯飼料的有氧腐敗是影響牧場(chǎng)盈利能力和飼料質(zhì)量的重大問(wèn)題。青貯取料的管理目的是通過(guò)切面的整齊度、每天取料寬度、深度和飼喂面邊緣塑料薄膜的壓實(shí)等措施來(lái)減少有氧腐敗帶來(lái)的青貯飼料品質(zhì)的損失。

3.1 切面的整齊度

切面的整齊度越好越有利于減少青貯飼料與空氣的接觸面積，減少微生物有氧呼吸帶來(lái)的青貯飼料品質(zhì)的損失。飼料切面的整齊度受取料機(jī)械的影響，其中我國(guó)常用的取料機(jī)械有專(zhuān)業(yè)的青貯取料機(jī)和鏟車(chē)，取料效果最好的為專(zhuān)業(yè)的青貯取料機(jī)。

3.2 取料寬度和深度

取料面每天取料的寬度和深度是指青貯飼料的取料面每天取料的面積占整個(gè)取料截面面積的比值，每天取料深度是指每天往青貯窖內(nèi)推進(jìn)的距離。青貯飼料在飼喂的過(guò)程中，由于取料面的飼料暴露在空氣中，取料的速度太慢或取料的寬度太窄而導(dǎo)致取料深度太大都會(huì)增加青貯飼料在空氣中的暴露時(shí)間，長(zhǎng)時(shí)間的暴露會(huì)影響飼料的品質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，在距離切面1 m處能檢測(cè)到氧氣的存在，每天10～15 cm的取料速度，可能導(dǎo)致飼料暴露在氧氣中超過(guò)7 天，建議在溫暖的天氣中飼料每天的取料速度在20～30 cm[26]。Ashbell等發(fā)現(xiàn)外界溫度對(duì)飼喂面青貯飼料品質(zhì)的影響很大，當(dāng)外界溫度達(dá)在20～30 ℃時(shí)，青貯飼料暴露3 天就能顯著降低青貯飼料的品質(zhì)，而在10 ℃以下或40 ℃以上條件時(shí)，青貯飼料能保持優(yōu)質(zhì)的品質(zhì)[27]。

3.3 飼喂面邊緣塑料薄膜的壓實(shí)

飼喂面邊緣塑料薄膜的壓實(shí)是指利用輪胎、砂石袋等重物對(duì)飼喂面頂部的塑料薄膜進(jìn)行壓實(shí)密封，防止氧氣通過(guò)飼喂邊緣進(jìn)入青貯窖。Borreani等研究發(fā)現(xiàn)，在青貯飼料飼喂過(guò)程中，當(dāng)密封蓋未加重或只用輪胎加重時(shí)，空氣可以從取料切面穿過(guò)距離最遠(yuǎn)4 m的青貯窖周邊區(qū)域[28]。Robinson和Swanepoel的研究發(fā)現(xiàn)，青貯飼料取料切割頂部的薄膜在沒(méi)有用重物進(jìn)行壓實(shí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)距離暴露面7 m和至少在外部25.4 cm核心的青貯飼料已經(jīng)惡化[29]。因此，在青貯取料管理中一定要重視飼喂面邊緣塑料薄膜的壓實(shí)。

4 建議及對(duì)未來(lái)的展望

玉米青貯飼料是保存和提高玉米秸稈營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的一種非常有效方式，能為奶牛全年提供優(yōu)質(zhì)青綠粗飼料，青貯飼料在奶牛場(chǎng)養(yǎng)殖中占有極其重要的作用。在玉米青貯方面，奶牛場(chǎng)應(yīng)從調(diào)動(dòng)本場(chǎng)的人力資源和機(jī)械資源，制定詳細(xì)周密的青貯計(jì)劃，盡量保證玉米秸稈在最佳收割時(shí)機(jī)進(jìn)行收獲，提高青貯效率，提高青貯壓實(shí)度，合理使用青貯添加劑，減少青貯時(shí)間和有氧發(fā)酵，提高青貯飼料品質(zhì)。優(yōu)質(zhì)的玉米青貯飼料在提高家畜生產(chǎn)性能和經(jīng)濟(jì)效益中占有極其重要的地位。全面提升我國(guó)玉米青貯飼料品質(zhì)，是提高我國(guó)奶牛養(yǎng)殖業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和奶業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。