不同乳酸菌制剂及装填时间对全株玉米青贮质量的影响

2019-06-01肖银宝王建福刘立山李尚中姚喜喜吴建平

甘肃农业大学学报 2019年2期

肖银宝，王建福，刘立山，李尚中，姚喜喜，吴建平，

(1.甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃兰州 730070；2.甘肃省农业科学院，甘肃兰州 730070)

青贮玉米秸秆在反刍动物的粗饲料中占有十分重要的地位.青贮可以显著提高秸秆的营养价值和适口性，其质量的好坏可以显著影响营养物质的保存率、饲喂的效率及效益[1].然而，玉米秸秆青贮质量的好坏受秸秆的水分含量、可溶性糖含量、切割长短、压实程度、装填持续时间以及容器密封性等多种因素影响[2,3].我国每年的玉米秸秆产量超过2亿t，是世界第二大玉米种植国，玉米秸秆产量占农作物秸秆产量39%以上[4].但由于我国传统的耕作地块小，大型青贮机械应用十分有限，大部分农区牛羊养殖场制作青贮主要靠收购后加工贮存，导致青贮窖装填速度慢，有氧发酵产热明显，容易造成干物质和营养成分的大量损失，最终影响发酵产物的品质和青贮制作的效率及效益[5-6].研究显示，通过添加青贮菌制剂、酶制剂等可以显著提高青贮品质，降低营养物质损失和、发酵产物的干物质损失率，提高消失率以及有氧稳定性[7-9].全株玉米青贮往往收获较早，干物质含量低，但不同品种和不同添加剂对其发酵影响的结果研究也不尽一致[10-12].本研究以全株玉米秸秆为青贮制作的主要原料作为研究对象，通过研究添加2种不同青贮生物制剂在1次和3 d 2种不同的装填时间下发酵产物的营养成分、青贮品质、干物质损失率及体外消失率等指标，评估2种添加物及延迟装填因素在玉米青贮过程中的影响，为生产提供参考资料.

1 材料与方法

1.1 材料

蜡熟期收割的全株玉米秸秆(豫玉22号，定西市临洮县八里铺镇种植)，留茬高度10～15 cm；青贮添加剂Sila-Max(美国Ralco Nutrition提供，乳酸菌≥1×1011个菌簇单位/g，添加量：2.5 g/t，有效乳酸菌2.5×105cfu/g发酵底物)；青贮添加剂Sila-Mix(美国Ralco Nutrition提供，总钙含量25%～29.5%，乳酸菌≥1.8×106菌簇单位/g，添加量：1.0 kg/t，有效乳酸菌1.8×103cfu/g发酵底物)；青贮发酵桶由20 L圆形旋盖式聚乙烯塑料桶改造而成，桶盖加装单向排气阀装置(Kartell，cod:418，Made in Italy)，物料粉碎装填后密封桶盖；秸秆粉碎机(9F2-280型青贮铡草粉碎机滚筒式，河南省富通新能源科技有限公司生产)；相关实验室检测设备由甘肃农业大学动物科学技术学院实验室提供.

1.2 试验设计

试验设计如表1，试验共有Sila-Max，Sila-Mix 2个添加类型，未添加组仅添加等量纯水，每种添加类型设置1和3次2种装填形式，共设置4个处理组，2个对照组，每组设置4个平行青贮发酵桶1次装填为秸秆切短(1～1.5 cm)按设计剂量均匀喷洒添加物后立即装填压实后密封发酵桶，3次装填为每天将粉碎秸秆与添加剂均匀混合后装填压实1/3发酵桶，3 d后装满压实密封，装填密度控制在550 kg/m3左右.所有发酵桶，室温发酵45 d，开盖后去掉最上层5cm和最底层5 cm，均匀混合后，按梁瑜等[13]的几何采样法(将混合均匀的青贮料对称取3个取样单位，均匀混合3个取样点样品，用等分法随机取3个重复)取样处理并检测.

1.3 测定方法

按张丽英[14]的方法测定青贮饲料的干物质(dry matter，DM)，粗脂肪(ether extract，EE)，粗蛋白(crude protein，CP)，粗灰分(Ash)，钙和磷含量；采用Van Soest等[15]的方法测定酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)和中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)含量；水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate，WSC)含量测定采用蒽酮比色法；液相色谱法测定青贮中的乳酸和乙酸含量(Waters ACQUITY UPLC，色谱柱BEH C18 1.0×5.0 mm,1.7 μm，流动相为水和0.3%磷酸甲醇，流速为0.1 mL/min，检测波长210 nm，进样量5 μL)；苯酚-次氯酸钠比色法测定NH3-N含量，计算氨态氮与总氮的比例；48 h体外干物质消失率采用ANKOM Daisy体外模拟箱测定[16](美国ANKOM生产;采集同一生长期绵羊的瘤胃液与人工唾液混合，在Daisy体外模拟箱39℃条件下恒温发酵48 h)；按照青贮料青贮前后质量和干物质含量计算干物质损失率，干物质损失率(%)=(原料质量×原料DM%-青贮质量×青贮DM%)/原料质量×原料DM%.

表1 不同添加物及制作时间对玉米青贮质量影响试验设计

1.4 统计分析

本试验为双因素(装填次数×添加物)试验设计，采用SAS 8.2软件进行双因素方差分析和多重比较.

2 结果与分析

2.1 青贮前玉米秸秆的营养物质含量及pH值

对全贮玉米秸秆的化学成分检测结果见表2.可见，青贮原料的DM含量可以满足青贮的要求.

2.2 不同添加物及装填时间对全贮玉米秸杆青贮各种有机酸及pH的影响

由表3可见，3 d装填对照组的乳酸含量最高，显著高于1次装填组和其他全株3 d装填组(P<0.05)，3 d装填组添加Sila-Mix组乳酸含量最低，显著低于1次装填添加Sila-Mix组和3 d装填对照组(P<0.05)；1次装填全株青贮的乙酸含量显著高于3 d装填组(P<0.05)，1次装填和3 d装填添加Sila-Max和Sila-Mix组乙酸浓度均高于对照组，但仅添加Sila-Max组与对照组差异显著(P<0.05)；1次装填组中氨与总氮的比例高于3 d装填组，其中1次装填对照组高于添加Sila-Mix组，3d装填组添加Sila-Max和Sila-Mix组氨与总氮的比例均有下降趋势，但差异均不显著(P>0.05)；1次装填氨含量显著高于3 d装填组，1次装填添加Sila-Max和Sila-Mix组氨含量均低于对照组，但差异均不显著(P>0.05)，3 d装填添加两种添加物组也低于对照组，但差异也不显著(P>0.05)；1次装填的pH显著高于3 d装填组(P<0.05)，1次装填添加Sila-Max和Sila-Mix均能显著降低发酵产物的pH(P<0.05)，其中添加Sila-Mix组pH降低最大，3次装填添加Slia-Mix有降低发酵产物pH的趋势，但差异并不显著(P>0.05).

表2 青贮之前玉米秸秆营养物质含量及pH值

表3 全株玉米秸秆青贮各种有机酸及pH

同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)；LT：装填时间；I：添加物；LT×I：装填时间与添加物互作.

Significant difference between different lower case letters in the same colomn(P<0.05)，LT:loading time；I:additives；LT×T：interaction between loading time and additives.

2.3 不同添加物及装填时间全株玉米秸秆青贮化学成分

从表4可以看出，1次装填和3 d装填粗蛋白含量差异不显著(P>0.05)，1次装填添加Slia-Max组显著降低了全株玉米秸秆青贮的粗蛋白含量(P<0.05)；1次装填的粗脂肪含量显著高于3 d装填组(P<0.05)，3 d装填添加Sila-Mix组粗脂肪含量显著高于对照组(P<0.05)；1次装填和3 d装填发酵产物的淀粉含量差异不显著(P>0.05)，1次装填的Sila-Max组淀粉含量显著低于3 d装填对照组(P<0.05)，1次装填和3 d装填添加剂组均有降低淀粉含量的趋势，但差异不显著(P>0.05)；1次装填和3 d装填发酵产物的NDF和ADF含量差异不显著(P>0.05)，1次装填添加Sila-Max组NDF和ADF含量均显著高于3 d装填对照组(P<0.05)，1次装填和3 d装填的添加剂处理组NDF和ADF均有高于对照组的趋势，但差异不显著(P>0.05)，其中Sila-Max这种提高作用更明显；1次装填发酵产物木质素含量显著高于3 d装填组(P<0.05)，3 d装填组添加Sila-Max和Sila-Mix发酵产物中木质素含量均显著高于对照组(P<0.05)，而二者无显著差异(P>0.05)；1次装填和3 d装填发酵产物钙含量无显著差异(P>0.05)，但1次装填添加Sila-Max组发酵产物钙含量显著低于对照组和Sila-Mix组(P<0.05)，3 d装填添加Sila-Max和Sila-Mix组发酵产物钙含量显著高于对照组(P<0.05)；不同添加物及装填时间全株玉米秸秆青贮产物磷含量无显著差异(P>0.05).

表4 全株玉米秸秆青贮后营养物质含量

同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，LT：装填时间；I：添加物；LT×I：装填时间与添加物互作.

Significant difference between different lower case letters in the same colomn(P<0.05)，LT:ioading time；I：additives；LT×T：interaction between loading time and additives.

2.4 不同添加物及装填时间全株玉米秸秆青贮干物质含量及干物质损失率

由表5可以看出，3 d装填全株玉米秸秆青贮干物质含量显著高于1次装填(P<0.05)，1次装填添加Sila-Max和Sila-Mix均能显著提高发酵产物干物质含量(P<0.05)，3 d装填实验组和对照组发酵产物干物质含量差异不显著(P>0.05).全株玉米秸秆青贮3 d装填干物质损失率显著高于1次装填(P<0.05)，添加Sila-Max和Sila-Mix无论是在1次装填组还是3 d装填组，其青贮过程的干物质损失率均显著低于对照组(P<0.05)，但2种添加剂组之间干物质损失率差异不显著(P>0.05).不同添加物及装填时间对玉米秸秆青贮体外干物质消失率均无显著影响(P>0.05).

表5 全株玉米秸秆青贮干物质含量、干物质损失率及48 h体外干物质消失率Table 5 Dry matter content,dry matter loss and 48 h in vitro dry matter digestibility of post-ensiled corn stover silage %

同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，LT：装填时间；I：添加物；LT×I：装填时间与添加物互作.

Significant difference between different lower case letters in the same colomn(P<0.05)，LT:ioading time；I：additives；LT×T：interaction between loading time and additives.

3 讨论

3.1 不同装填时间对玉米秸秆青贮的影响

一般认为，青贮装填时间越短越能减少有氧发酵的时间，从而减少干物质和营养成分的损失[17].但在我国，由于耕作地块普遍较小，机械化程度低，青贮窖的装填很难在短时间内完成，大型青贮窖的装填时间往往会超过3 d.本研究以正常的1次装填和延迟的3次装填来模拟生产实际的2种形式.Kim等[2]的研究表明，短时间(<10 h)的延迟装填时间可以提高玉米秸杆青贮的质量，但长时间的延迟将使发酵产物的pH升高、蛋白质水解作用增强、发热损坏蛋白从而加快秸杆变质.Mills等[18]研究发现，延迟装填24 h的大麦青贮酵母菌含量增加了1 000倍，WSC含量降低了50%，氨含量增加了40%，pH升高了1，在延迟装填中添加丙酸盐缓冲剂可以降低这种影响.Arbabi等[19]发现延迟装填48 h的玉米秸杆青贮消失率显著降低.本研究以正常的1次装填和延迟的3次装填来模拟生产实际的2种形式，全株玉米青贮，延迟3 d装填使青贮的乳酸含量升高，乙酸含量、氨与总氮的比例、氨含量以及pH均显著降低.可见，对于全株玉米青贮，延迟装填3 d，并未对发酵产物的品质产生大的影响，但随着乙酸浓度的下降，可能会导致其有氧稳定性的降低.

全株玉米秸秆青贮延迟装填时间并未对粗蛋白、淀粉、NDF、ADF、钙和磷含量产生显著影响，同时显著降低了粗脂肪和木质素的含量，此结果与公美玲报道一致[20].全株玉米秸秆青贮延迟装填时间使发酵产物的干物质含量提高15.42%，干物质损失率增加21.79%；此结果进一步印证了以上所测的发酵品质变化趋势和营养物质含量变化趋势.

3.2 Sila-Max和Sila-Mix对全株玉米秸秆青贮的影响

Sila-Max和Sila-Mix是美国瑞科动物营养公司生产的2种青贮饲料乳酸菌类添加剂，其中，Sila-Max含有不同类型的乳酸菌及能产生淀粉酶和纤维素酶的菌类，Sila-Mix除了含有以上菌类外，还添加有25%～29.5%的CaCO3.根据本研究的结果，1次装填添加2种添加剂均在一定程度上提高了乳酸和乙酸的含量，降低了氨的含量和pH，改善了青贮发酵品质，其中Sila-Mix组效果更好，但差异并未达到显著水平；3 d装填2种添加剂均表现出降低乳酸含量同时提高了乙酸含量，可以提高青贮有氧稳定性，同时也部分降低了氨含量和pH，提高了青贮质量，但均未达到显著水平.可见2种添加剂在改善青贮发酵品质方面的作用有限，此结果与Wang等报道一致[17].

在营养物质含量上，1次装填添加Sila-Max使粗蛋白和钙含量显著降低；3 d装填Sila-Mix使粗脂肪含量显著增加，两种添加剂均使钙含量显著增加.可能是由于1次装填添加Sila-Max相对于对照组减少了营养成分损失，而使得粗蛋白和钙含量相对于对照组降低，而3 d装填添加Sila-Mix减少了有氧发酵损失，增加了粗脂肪的保存量，而两种添加剂本身含有钙，所以可以提高青贮中钙的含量.2种添加剂均显著降低了1次装填和3 d装填全株玉米秸秆青贮保存的干物质损失率，提高了1次装填发酵产物的干物质含量.其中，添加Sila-Max组干物质损失率最低，1次装填中使干物质损失率比对照组减少达50.87%，3 d装填中使干物质损失率减少达46.57%.这与Borreani等报道一致[21].

2种添加物均未对全株玉米秸秆发酵产物的48 h干物质消失率产生显著影响，这是因为2种添加物均没有显著降低全株玉米秸秆的NDF和ADF含量，而消失率主要和纤维含量相关.与吕文龙等[23]和Jalc等的报道一致[23].