象草与玉米秸秆混合青贮效果的研究

庄益芬，廖惠珍，陈鑫珠，陈梅芳，洪志勇，张文昌

(1.福建农林大学动物科学学院，福建 福州 350002；2.福州金佰慧生物技术有限公司，福建 福州 350012；

3.华南农业大学农学院，广东 广州 510642)

象草(Pennisetumpurpureum)是热带和亚热带地区重要的多年生草本植物[1]。因其具有产草量高、营养价值高、适口性好等优点，目前在我国南方被广泛种植[2]。但全年产草不均衡，在生长旺盛期的夏季往往会有剩余，而冬春季则有120 d断草期[3]，这不利于全年均衡供应。在供草期加工贮存供全年利用，对于调节供应余缺具有重要意义。南方地区多雨潮湿，象草茎秆又较粗，调制干草比较困难。调制青贮几乎不受天气变化的影响，是保存和利用象草的最佳方式。我国年产玉米(Zeamays)秸秆达2.4亿t[4]，其大部分被随意堆积，或作为燃料，这样既浪费又污染环境[5]。而常规堆垛贮存进行风干饲喂利用的方式，常因风吹、日晒和雨淋，饲用价值大幅降低。新鲜或短时间预干的玉米秸秆具有多汁、高可溶性糖的特性，恰好适于青贮。如果把大量的玉米秸秆调制成青贮利用，将会缓解我国多汁饲料短缺的矛盾，从而带来巨大的经济效益和社会效益。但玉米秸秆青贮技术不成熟[6]，制约着玉米秸秆青贮的生产，研究探索多种形式的玉米秸秆青贮技术意义重大。象草单独青贮的效果不一致[2-3,7-9]。象草属暖季型牧草，通常可溶性糖含量较低，缓冲能较高[8]。适当降低象草原料的含水率，能使可溶性糖等养分浓缩[10-11]，促进乳酸发酵，是调制优质青贮的一种有效手段。在象草中混入新鲜或短时间预干的玉米秸秆，能使混合原料的可溶性糖达到较高水平，促进乳酸发酵，也是调制优质青贮的一种有效手段。以上两种方法并用，能进一步提高混合原料可溶性糖的水平，促进乳酸发酵，进而提高青贮品质，且有望获得相乘效果。目前有对玉米秸秆与番茄(Solanumlycopersicum)渣混合青贮[12]和玉米秸秆与花生(Arachishypogaea)秧[13]、甘薯(Ipomoeabatatas)藤混合青贮[14]的研究，也有用带穗玉米与象草混合青贮的报道[15]。本研究以象草和玉米秸秆为原料，在2种含水率条件下分别调制3种混合比例的混合青贮，分析探讨原料含水率和混合比例对青贮品质的影响，以期为调制优质的象草玉米秸秆混合青贮提供理论依据。

1 材料与方法

1.1青贮原料 青贮原料为象草和甜玉米(Z.maysvar.rugosa)秸秆，象草由福建农林大学生命科学学院福建农林大学菌草研究所提供，玉米秸秆取自福建农林大学作物学院实验基地种植的金菲品种玉米。2种原料均于2010年6月30日人工刈割，利用日光晒制成预干的原料。

1.2试验设计 用含水率同为71.20%的象草与玉米秸秆调制含水率为73.86%～73.10%的混合青贮(MC1青贮)，用含水率分别为59.30%与59.10%的象草与玉米秸秆调制含水率为62.30%～60.91%的混合青贮(MC2青贮)，MC1和MC2青贮均设3种混合比例，以象草与玉米秸秆质量比为80∶20、70∶30和60∶40确定(简称为MR82、MR73和MR64)。每个处理设3次重复。

1.3青贮调制 青贮调制在2010年7月1和2日进行。用铡刀将2种原料切短成1～2 cm的小段，按试验设计比例分别称量并混合均匀后，按每个重复所需质量(预试验测得)分别称量，装入贴有标签的塑料袋内，混匀后装入1 L专用青贮瓶内，压实后盖上内外盖，用胶带密封，在常温条件下贮存60 d后开封、取样供分析测定。一般情况下，糖分含量较高的玉米、高粱(Sorghumbicolor)等青贮后20～30 d就可进入发酵的稳定阶段，而豆科牧草则需要3个月以上[16]。考虑到本研究的原料含糖量在二者之间，确定发酵期为60 d以确保发酵进入稳定期。

1.4测定项目与方法 原料与青贮的分析样本是在65 ℃下干燥48 h、回潮、粉碎制成的。采用常规法[17]测定水分(Moisture)和粗蛋白质(CP)含量，中性洗涤纤维(NDF)含量和酸性洗涤纤维(ADF)含量用Van Soest的方法测定[18]，半纤维素(HC)含量=NDF含量-ADF含量。可溶性碳水化合物(WSC)用Anthrone 比色法[18]定量测定。使用青贮新鲜物的纯水浸提液测定青贮的有机酸、pH值和氨态氮(NH3-N)含量。乳酸(LA)、乙酸(AA)、丙酸(PA)和丁酸(BA) 4种有机酸含量用Han等[19]高效液相色谱法(KC-811column，Shodex；Shimadzu；日本；柱温50 ℃；流速1 mL·min-1；210 nm处SPD检测器)测定。pH值用pHS-3D型酸度计测定。NH3-N的测定用苯酚-次氯酸钠比色法[20]。WSC、NDF、ADF、HC和CP以干物质基础的百分比表示，LA、AA、PA和BA用新鲜样的百分比表示，水分含量为总水分的百分比，NH3-N换算为1 kg新鲜青贮饲料中的mg数。气体损失率(GLR)和干物质回收率(DMR)通过计算得出，计算方法如下：

1.5数据分析 原始数据经Excel 2003处理后，用SPSS 17.0统计软件进行单因素方差分析(ANOVA)，并用邓肯氏(Duncan)方法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1原料的化学成分和pH值 由于MC1中象草和玉米秸秆的水分含量相同，MC2中象草和玉米秸秆的水分含量接近，因此，无论以任何比例混合，混合原料的水分含量均接近2种原料水分含量的平均值71.20%和59.20%。象草与玉米秸秆的最大差别则是WSC含量，MC1和MC2中玉米秸秆分别约5和3.5倍于象草(表1)。

与MC1相比，MC2中2种原料的水分均约降低12%，pH值稍有下降，WSC有一定增加，NDF、ADF、HC和CP有一定减少。

2.2青贮的品质 在6个处理中均未检测出BA；在MC1的3种混贮中也未检测出PA，而在MC2中，除MR64中检测到少量PA外，其他2种混贮中也未检测出PA；所有混贮的pH值均降至4.0以下(表2)。

表1 象草和玉米秸秆的化学成分

表2 混合比例对象草玉米秸秆混合青贮品质的影响

在MC1青贮中，依照从MR82到MR73再到MR64的顺序相比，LA含量和WSC含量极显著增加(P<0.01)，pH值极显著降低，水分、AA、NH3-N、NDF和ADF含量极显著减少，DMR极显著升高；MR73和MR64的GLR显著高于MR82(P<0.05)；HC含量MR64极显著高于MR82和MR73。

在MC2青贮中，混合比例对青贮各项指标的影响及3种混合比例之间的显著性关系同MC1青贮呈现的规律基本一致。与MC1青贮有所不同的是，MR73和MR64WSC含量极显著高于MR82(P<0.01)；MR73NH3-N含量极显著低于MR82，MR64显著低于MR73(P<0.05)；MR64的GLR极显著高于MR82(表2)。

MC1和MC2的相同混合比例青贮相对比，较MC1青贮，MC2青贮的LA 含量、DMR和GLR较高，pH值和AA、NH3-N、NDF、ADF、HC含量较低。

3 讨论

pH值和丁酸都是评定青贮品质的重要指标。试验所有青贮中均未检测到丁酸，且它们的pH值均降至4.0以下。说明所有青贮的发酵品质优良。这主要是由于青贮原料中含有较多的可溶性碳水化合物及比较适宜的水分。MC1和MC2各3种混合比例原料干物质中的可溶性碳水化合物含量均超过10.56%(计算得出)和13.15%，且所有混合青贮中仍有一定数量可溶性碳水化合物的残留[7]；所有青贮的含水率在60.91%～73.86%，处于比较适宜的范围[16]。足够数量的可溶性碳水化合物和适宜的含水量均是调制优良青贮的必备条件[16]。这两个条件同时具备，并创造厌氧环境，可促进和确保乳酸菌旺盛繁殖，加快乳酸生成和pH值下降，尽快达到理想的酸性环境，高效抑制丁酸菌等有害微生物的活性。

2种含水率青贮呈现完全一致的规律是随着混贮中玉米秸秆比例的增加，乳酸含量极显著增加，pH值极显著降低，水分、乙酸和氨态氮含量极显著减少，干物质回收率呈升高的趋势。主要是由于2种含水率玉米秸秆的可溶性碳水化合物含量分别约5和3.5倍于象草，这就决定了随玉米秸秆比例增加混贮原料中可溶性碳水化合物含量明显增多的趋势。由此证实原料可溶性碳水化合物含量越高、乳酸菌繁殖越旺盛、乳酸产量越多，青贮pH值下降速度越快，不良发酵越少甚至完全被抑制，保留下来的营养物质越多[11]。这同陈鑫珠等[21]用甜玉米秸秆与水葫芦(Eichhorniacrassipes)混合青贮，吴进东[14]用玉米秸秆与花生秧、甘薯藤混合青贮的结果一致。而青贮中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量，随玉米秸秆比例增加极显著减少的趋势同试验原料玉米秸秆低于象草的情况相一致。

青贮乳酸发酵的首要条件是原料应具备相符的理化和生物学特性[22-23]。收割后的植物，由于会受到多种理化和生物学的作用，其本身的理化和生物学特性也会随风干时间发生变化，即风干时间不同的原料会产生一定的差异[24]。这必然会影响到青贮的乳酸发酵。较MC1青贮，MC2青贮的乳酸含量和干物质回收率较高，pH值和乙酸、氨态氮、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素含量较低。原料含水率的下降可使可溶性碳水化合物浓缩，提高其相对含量，促进乳酸发酵[11]，还能在一定程度上抑制不良发酵、酶的作用和植物细胞的呼吸活动[16,25-26]，从而减少营养物质的损失，提高青贮品质。说明低水分青贮可保留更多的营养物质[27]。

庄益芬等[3]曾报道含水率70.0%的象草青贮的气体损失率为0.6%[3]，而含水率63.7%～64.5%的4种玉米秸秆青贮的气体损失率在1.9%～7.9%[26]。本试验所有混合青贮的气体损失率在1.46%～2.62%，处于象草[3]和玉米秸秆[26]单独青贮的数值之间。象草表现为多茎，且茎秆外皮光滑质地坚硬、内部松软的物理结构，具有较高的空气浸透性，青贮装填过程中不易压实，有较多的空气残留在青贮容器中，这将导致青贮发酵初期植物呼吸作用和好氧性微生物活动时间的延长[2,7]。玉米秸秆同象草的物理结构相似，但比象草的叶片少、茎秆多、茎秆的直径也更大。这是混合青贮气体损失率随玉米秸秆比例增加而升高的主要原因。而较MC1青贮，MC2青贮的气体损失率较高，是由于原料含水率的降低，导致压实难度增加，青贮容器内残留空气增多。

4 结论

综合各项指标，所有青贮品质优良；随混合青贮中玉米秸秆比例的增加青贮品质显著提高；适当降低原料的含水率可明显改善混合青贮的品质。象草与玉米秸秆混合青贮是一种科学、经济的有效方式，具有广阔的应用前景。

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