全株玉米青贮的调制及其在肉牛生产中的应用研究

2018-01-21张相伦赵红波万发春

中国牛业科学 2018年3期

张相伦,游伟, 赵红波, 靳青,魏晨,万发春

(山东省农业科学院畜牧兽医研究所，山东济南 250100；山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室，山东济南 250100；山东省肉牛生产性能测定中心，山东济南，250100)

青贮是指以新鲜青饲料为原料，在密闭条件下，通过微生物的发酵作用，将其中的可溶性碳水化合物(WSC)转化为有机酸，降低pH，抑制霉菌等腐败微生物生长活动从而长期保存饲料营养特性的一种制作工艺[1]。青贮发酵过程包括有氧呼吸阶段、厌氧发酵阶段、稳定阶段和开窖使用阶段，缩短有氧呼吸的持续时间可以降低好氧微生物对营养物质的消耗，提高青贮饲料品质，是青贮制作成功的关键[2]。在我国，全株玉米青贮因具有营养价值高、适口性好和易保存等优点而广泛应用于反刍动物养殖中。2017年5月，农业部印发《粮改饲工作实施方案》，要求大力推广青贮玉米种植，青贮技术得到进一步推广。但在某些地区，由于玉米青贮技术尚不成熟，发酵过程中滋生大量腐败微生物，导致青贮品质下降造成资源浪费。如何生产高品质的玉米青贮已成为行业内高度关注的问题。目前，全株玉米青贮在奶牛饲料中的应用研究较多，据报道奶牛采食适宜比例的全株玉米青贮可提高产奶性能、改善乳品质[3-5]。但是，关于全株玉米青贮在肉牛饲养中的应用研究还较少且尚不深入。本文主要从全株玉米的收获和制作、青贮添加剂的利用、青贮品质评价等方面分析全株玉米青贮的调制关键技术，并通过汇总分析全株玉米青贮在肉牛生产中的应用研究进展，以期为全株玉米青贮的科学调制和应用推广提供参考。

1 全株玉米青贮调制关键技术

1.1 全株玉米的收获和青贮制作

适宜的刈割时间是保障玉米青贮质量的前提，收获时间过早，籽粒尚未成熟，淀粉等营养物质含量低，玉米青贮的营养品质较差。且过早收获的原料含水量高，WSC含量少[6]，乳酸菌等发酵微生物可利用的营养物质少，青贮难以成功。收获时间过晚，籽粒虽已成熟但秸秆的纤维化程度提高，可消化性降低[7]，加之高纤维化的秸秆难以铡碎和压实，也不利于青贮的成功。一般的，全株玉米的刈割时期为玉米蜡熟期(籽粒胚乳呈蜡状)为宜，此时玉米青贮的干物质(DM)含量在30%～35%左右[8]。铡碎长度和压实密封也是玉米青贮制作成功的关键因素。为了便于青贮料压实，降低青贮窖内氧气含量，缩短好氧发酵时间，适宜的铡碎长度非常重要。王安奎等(2005)比较了切碎0.5～5.0 cm玉米青贮品质，表明0.5 cm和1.0 cm组青贮品质较高，3 cm组次之，5 cm组最低[9]，这与李昌茂等(2008)[10]研究结果类似。但是，铡碎长度过短可能会对动物的反刍和咀嚼时间、养分消化率有负面影响[11]，且会提高青贮制作成本。综合来看，玉米青贮制作长度控制在3 cm以下即可。

1.2 玉米青贮添加剂的应用

1.2.1 微生态制剂目前，应用比较多的微生态制剂主要是以乳酸菌为主的发酵菌种，其优势主要在于乳酸菌发酵可快速降低青贮pH，达到抑制腐败微生物繁殖、降低青贮营养物质损失的效果。Jouzani等(2017)报道，添加乳酸菌制剂可显著提高玉米青贮乳酸菌数量，降低pH、酵母和肠杆菌数量，减少DM和蛋白质损失[12]。张相伦等(2018)对全株玉米青贮接种乳酸菌制剂，结果表明霉菌数量显著降低，乳酸、乙酸含量提高，减少青贮过程中蛋白质的降解[13]。需注意的是，乳酸菌的发酵类型包括同型发酵(如干酪乳杆菌、植物乳杆菌、乳酸片球菌等)和异型发酵(如短乳杆菌、布氏乳杆菌、发酵乳杆菌等)两种，前者可将碳水化合物发酵产生乳酸，后者除产生乳酸外，还可产生乙酸、乙醇等产物，两种产物分别在提高青贮品质和开窖后的有氧稳定性中发挥重要作用[14,15]，应用时可将二者搭配使用。此外，纤维素分解菌也是一种常用发酵菌种，其在发酵过程中可产生纤维素酶降解纤维素，为乳酸菌提供发酵底物，加速发酵过程[16]。但是，由于现有菌种存在纤维素降解能力低、活性不稳定、作用pH范围狭窄等问题[17]，使得纤维素菌的应用受限，目前应用较多的还是纤维素酶，菌株的开发还需深入研究。

1.2.2 酶制剂目前，纤维素酶制剂在青贮制作过程中应用较多，包含多种细胞壁降解酶组分，如纤维素分解酶、半纤维素分解酶和果胶酶等，其可破坏植物细胞壁，释放出乳酸菌发酵所需的营养物质，改善青贮品质[18]。此外，纤维素酶通过对植物细胞壁的水解降低纤维素含量，提高青贮饲料的消化率[19]。Sun等(2009)在玉米秸青贮中加入纤维素酶，结果表明乳酸含量显著提高，DM、中性洗涤纤维(NDF)和粗蛋白(CP)的损失量降低[20]。陶莲等(2016)研究发现，用纤维素酶处理的玉米秸秆青贮pH值、氨态氮、纤维素含量均显著降低，乳酸、有机物(OM)、WSC含量升高，且DM、OM和CP的瘤胃降解率显著增加[21]。在生产实际中，酶制剂的添加往往不是单一酶类，采用复合酶制剂的效果更明显。在青贮过程中，纤维素酶一般与淀粉酶、蛋白酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等进行复配，全面提高青贮效果[22,23]。

1.2.3 有机酸为了进一步改善玉米青贮品质，提高开窖使用阶段的有氧稳定性，部分学者采用有机酸对玉米青贮进行处理。据报道，甲酸在青贮期间可以减少养分损失，提高青贮营养品质[24]，丙酸是较好的有氧发酵抑制剂，可提高开窖使用阶段青贮料的稳定性[25]。臧艳运等(2012)研究发现，添加丙酸可以降低玉米青贮的pH值、氨态氮含量，提高乳酸含量[26]。卢晓楠等(2015)采用甲酸、丙酸和丙酸钠处理玉米青贮，发现混合酸处理的青贮的霉菌、酵母菌数量降低，而且不可利用纤维组分降低，青贮品质提高；饲喂杜寒杂交羊效果表明，混合酸处理组的平均日增重和料重比均优于对照组[24]。

上述研究表明，不同类型添加剂均可一定程度上提高玉米青贮品质，减少青贮发酵阶段营养物质损失，提高开窖后的有氧稳定性。在生产实际过程中，将2种及以上添加剂进行复配使用往往效果更佳，但也要综合考虑生产成本，提高养殖效益。

2 全株玉米青贮在肉牛生产中的应用

长期以来，肉牛的养殖一直采用玉米秸秆青贮(也称玉米黄贮)为原料，全株玉米青贮的使用量较少。近年来，随着“粮改饲”工作的大力推广以及全株玉米青贮饲喂优势的显现，全株玉米青贮已开始广泛应用于肉牛养殖中，但由于使用年限尚短，关于全株玉米青贮在肉牛生产中的应用研究尚不深入。

2.1 对生产性能及瘤胃发酵的影响

Mcewen(2002)给夏洛莱杂交牛饲喂不同DM比例(0%、15%、50%、85%)的玉米青贮，表明50%组日增重最高，综合效益最佳，85%组日增重最低，分析原因可能与高青贮组的DM采食量低有关[27]。因此，适宜的玉米青贮饲喂比例对养殖效益最大化具有重要影响。薛莉萍等(2013)比较了全株玉米青贮和玉米秸青贮饲喂肉牛的效果，结果发现全株玉米青贮组平均日增重显著提高，头均纯收益提高175.2元[28]。吴胡明等(2014)也得出了上述类似的结果[29]。与传统玉米秸秆青贮相比，在肉牛育肥期使用全株玉米青贮的综合效益显著提高，在“粮改饲”政策大力推广下，肉牛饲养应尽量使用全株玉米青贮。此外，在饲喂全株玉米青贮时，也要注意肉牛的瘤胃发酵情况，姚思名等(2017)报道，当全株玉米青贮饲喂量超过70%时，试验牛只出现酸中毒的现象[30]。优质玉米青贮的pH值大约在3.4～3.8左右，而牛瘤胃的pH大约在6.4～7.4之间波动[31]，大量饲喂酸度较大的玉米青贮可能会降低瘤胃pH值，影响瘤胃内微生物的生长、繁殖和组成结构[32]。但在适宜饲喂范围内，玉米青贮还可以降低反刍动物瘤胃甲烷产气量，降低排泄物中碳的排出量，提高消化率[33]。基于已有研究成果，当全株玉米青贮饲喂量在70%以下时(DM基础)，可获得比较理想的生产效果，且对瘤胃内环境影响较小。

2.2 对屠体性能及养分利用率的影响

屠体性能是评价肉牛产肉性能的重要指标，主要包括屠宰率、胴体重、背膘厚、眼肌面积及等级评分等，提高肉牛产肉性能对于促进产业发展具有重要意义。McEwen(2002)报道，夏洛莱肉牛采食适宜比例(60%)的玉米青贮可以降低背膘厚、提高胴体率和眼肌等级评分，对眼肌面积无影响[27,34]。但Chibisa和Beauchemin(2018)研究结果发现，欧洲杂交牛屠宰性能和眼肌等级评分均不受玉米青贮添加比例(60%、70%、90%)的影响[35]。各研究结果差异可能与玉米青贮添加比例、肉牛品种和饲养环境不同有关。饲料成本占肉牛饲养成本的60%以上，在目前肉牛低成本饲养的大趋势下，提高肉牛养分利用率对于节约饲料资源、提高养殖效益具有重要意义。Browne等(2005)采用全株玉米青贮替代牧草青贮饲喂肉牛，发现随着玉米青贮比例的提高，饲料DM和OM的消化率提高，但淀粉、NDF和酸性洗涤纤维(ADF)的消化率降低，分析原因可能与肉牛采食玉米青贮后淀粉和纤维摄入量高有关[36]。史海涛(2016)研究了不同比例玉米青贮(20%、40%、60%、80%)对牛养分利用率的影响，结果表明随着添加比例的提高，DM、OM和CP的表观代谢率线性降低，而粗脂肪、NDF和ADF的消化率线性升高，以添加比例在40%～60%为宜[37]。