4个青贮玉米品种的青贮发酵品质及瘤胃降解特性的比较

王 黎, 王传杰, 潘 旻, 程志强, 魏元浩, 华鹤良, 印志同, 赵国琦, 黄倩倩*

(1． 扬州大学动物科学与技术学院， 江苏 扬州 225009； 2. 扬州大学实验农牧场， 江苏 扬州 225009；3. 扬州大学农学院， 江苏 扬州 225009)

青贮玉米(ZeamaysL.)气味酸香、营养丰富、适口性好，且能长期保存，是畜牧业的优良粗饲料来源，因而在世界范围内广泛种植。2015年，中央一号文件颁布后，我国相应省市因地制宜，将中低产区的玉米籽粒生产转变为玉米全株青贮饲用生产，积极推进“粮改饲”。截至2020年，我国青贮玉米种植面积已达100万hm2[1]。但我国幅员辽阔，适宜不同地区种植的青贮玉米品种也不尽相同。目前，已有相关研究[2-5]结合引种地气候、环境及引种目的，确定引种的参考指标，进行综合评价，最终确定当地最适青贮玉米品种。

苏中地区位于江苏省中部、长江三角洲北翼，位于长江下游北岸、江淮平原南端，处于由亚热带向暖温带过渡的湿润季风气候，年均气温14.4℃，平均年降水量1 000 mm，年日照时数2 130～2 430 h，水热资源充沛，适合种植青贮玉米。但是有关苏中地区种植的青贮玉米品种的相关报道较少。因而，本试验分析评价了4个青贮玉米品种的营养价值、青贮品质以及瘤胃降解特性，筛选出苏中地区品质优良的青贮玉米品种，旨在为苏中地区青贮玉米品种的推广利用提供理论依据，以期促进江苏省畜牧养殖业的高效发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验采用扬州大学种植的4个品种，分别为‘雅玉8号’(‘YY08’)、‘康源01号’(‘KY01’)、‘扬大109’(‘YD109’)、‘牧场06号’(‘MC06’)，种植于扬州大学高邮实验农牧场(32°70′N，19°63′E，海拔3 m，中国扬州)。试验地位于江苏省中部，地处江淮平原南端，年平均气温16.2℃，年平均降水量1 341.5 mm，无霜期221 d。前茬作物为小麦，肥力中等。试验采用完全随机区组设计，每个品种种植3个小区，小区面积60。6月15日人工点播，每穴2粒，播种后灌溉保证全苗，田间管理同大田管理，于蜡熟期刈割。

1.2 试验动物及饲粮

试验选用3头生理状况相同、体况良好、体重(600±25) kg、装有永久性瘤胃瘘管、处于泌乳中后期的中国荷斯坦奶牛，饲养于扬州大学试验农牧场。试验牛饲粮精粗比为40∶60，基础饲粮组成及营养水平见表1。试验期间，奶牛采用拴系饲养，每天饲喂2次(06∶00和18∶00)，自由饮水。

表1 基础饲粮组成及营养水平Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet 单位：%DM

1.3 试验方法

1.3.1青贮制作方法 每个玉米品种种植3个小区，共计12个小区。刈割后的玉米用人工铡刀切碎至2 cm左右小段，制作袋装青贮。每个品种每个小区制作6个袋子(20 cm× 30 cm)，每袋盛放180 g青贮玉米原料，无添加剂。青贮饲料于室温(22℃～25℃)条件下青贮60 d。青贮完成后，将每个品种每个小区的6袋样品混合，用于后续试验指标的测定。

1.3.2瘤胃降解率试验 取一部分青贮样品65℃烘干至恒重，然后粉碎至2 mm。12个小区的青贮试样各设置3次重复。准确称取2 g试样装入5 cm×20 cm，孔径为50 μm的尼龙袋中，于晨饲后2 h通过瘤胃瘘管送入瘤胃腹囊中。按照“同时放入，依次取出”原则[6]，分别于放入后0 h，6 h，12 h，24 h，36 h，48 h和72 h后取出。取出后，用清水淋洗，直至冲洗液为澄清。将样品于65℃烘箱烘至恒重后称重，计算相关指标。

1.4 检测指标

1.4.1常规营养成分分析 将青贮玉米样品放置在65℃的电热恒温鼓风干燥器(DHG-9240A)中干燥48 h除去水分，干燥后粉碎。干物质(Dry matter，DM)含量采用GB /T 6435-2014的方法测定。粗蛋白(Crude protein，CP)含量采用FOSS全自动凯氏定氮仪测定。中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber，ADF)含量使用ANKOM-2000I纤维分析仪(安康公司，美国)进行测定。样品放置在马弗炉中，550℃灼烧至恒重，测定粗灰分(Crude ash，CA)含量。淀粉含量采用试剂盒(南京建成生物工程研究所，中国)测定。

1.4.2青贮后营养成分分析 测量4个品种全株青贮玉米青贮后的DM，CP，NDF，ADF，CA、淀粉含量，方法同上。

1.4.3青贮发酵品质分析 随机取50 g青贮样品与50 mL无菌蒸馏水均匀混合后粉碎，随后用4层纱布和中速定性滤纸过滤，过滤所得的提取液保存在—20℃的冰箱中，用于后续pH、挥发性脂肪酸(Volatile fatty acid，VFA)、氨态氮(Ammonia nitrogen，NH3-N)、乳酸(Lactic acid，LA)的测定。pH采用pH计(PB-21型，北京赛多利斯科学仪器有限公司)测定。VFA含量采用安捷伦7890A气相色谱法测定，色谱条件为：色谱柱(Supelco NO：24 107)，进样口温度220℃，分流比40∶1，柱箱温度135℃，检测器(FID)温度210℃，载气为氮气，压力260 kPa，燃气为H2，流量30 mL·min-1，助燃气为空气，流量400 mL·min-1。手动进样，进样量1 μL。NH3-N含量采用苯酚-次氯酸钠比色法测定[7]。总氮(Total nitrogen，TN)通过凯氏定氮法测定[8]。

1.4.4V-Score评分分析 V-Score评分体系是以青贮饲料中所含的氨态氮/总氮值和乙酸、丙酸、丁酸含量来评定青贮发酵品质的优劣，总分按100分计，计算方法详见表2，根据评分结果将青贮饲料品质分为3个等级，即良好(>80分)、尚可(60～80分)、不良(<60分)。

表2 4个青贮玉米品种的V-Score评定标准Table 2 Formula for V-Score fraction of four whole-crop silage maize varieties

1.4.5青贮后瘤胃降解分析 瘤胃降解后的残渣测量DM，NDF，ADF和淀粉含量，测量方法同上。瘤胃降解率、瘤胃降解参数及瘤胃有效降解率的计算公式如下。

(1)瘤胃降解率(%)=(1—降解后残渣养分含量/降解前样品养分含量)×100%

(2)瘤胃降解参数采用McDonald的公式[9]进行计算：P=a+b(1—e-ct)，(t≥0)

瘤胃有效降解率(Effective degradability，ED)按以下公式计算：ED=a+b×c/(c+k)

式中:t为饲料在瘤胃内停留的时间(h)；

P为尼龙袋在瘤胃内滞留时间t后的饲料某一营养成分降解率(%)；

a为快速降解部分(%)；

b为慢速降解部分(%)；

c为b部分降解速率(%·h-1)；

k为某营养成分的瘤胃外流速率，在本试验中，k值取0.031 5%·h-1[10]。

每头牛的常量a，b，c使用SAS程序的非线性回归模型进行计算。

1.5 数据处理与分析

试验数据用Excel 2016进行整理，SPSS 19.0 进行单因素方差分析，Turkey法进行差异显著性检验，P<0.05 表示差异显著，分析结果以平均值±标准差的形式表示。

2 结果与分析

2.1 4个玉米品种的常规营养成分分析

4个青贮玉米品种的常规营养成分如表3所示。4个品种的DM含量在27.61%～ 34.80%之间，‘MC06’含量最高，为34.80%，高于‘YY08’和‘KY01’(P<0.05)。4个品种青贮玉米的CP，NDF，ADF，CA和淀粉含量均无差异。

表3 4个青贮玉米品种的常规营养成分Table 3 Chemical compositions of four whole-crop silage maize varieties

2.2 4个玉米品种全株青贮后的营养成分分析

由表4可知，4个玉米品种全株青贮后的DM含量在26.00%～33.77%之间，‘KY01’最低，为26.00%，低于‘MC06’(P<0.05)。‘MC06’和‘YD109’的CP含量较高，分别为7.66%和7.53%，高于‘KY01’(P<0.05)。4个品种青贮玉米的NDF，ADF，CA，淀粉含量均无差异。

表4 4个青贮玉米品种全株青贮后的营养成分Table 4 Chemical compositions of four whole-crop silage maize varieties after ensiling

2.3 4个玉米品种全株青贮后的发酵品质分析

由表5可知，‘YD109’的pH最高，为4.42，高于‘YY08’，‘MC06’和‘KY01’(P<0.05)。‘MC06’的AN/TN最低，‘KY01’最高，品种间差异显著(P<0.05)。‘KY01’的WSC含量最低，为4.41%，与‘YY08’无差异，但低于‘MC06’和‘YD109’(P<0.05)。‘YY08’的乳酸含量最高，为1.87%，高于‘MC06’,‘KY01’和‘YD109’(P<0.05)。‘YD109’的乙酸含量最高，为1.19%，高于其余3个品种(P<0.05)。‘YY08’未检测到丙酸，‘YD109’丙酸含量为0.07%，高于‘MC06’和‘KY01’(P<0.05)。4个玉米品种全株青贮均未检测到丁酸。

表5 4个青贮玉米品种全株青贮后的发酵品质Table 5 Fermentation quality of four whole-crop silage maize varieties after ensiling

2.4 4个玉米品种全株青贮后的青贮发酵品质V-Score评分分析

采用V-Score评分体系对青贮饲料发酵品质进行评分(图1所示),结果表明4个品种的青贮玉米得分均为良好(>80分)，‘YY08’，‘MC06’，‘KY01’和‘YD109’得分分别为95分、97分、92分、93分。其中，‘KY01’和‘YD109’得分较低，显著低于其余两组(P<0.05)。

图1 4个青贮玉米品种全株青贮后的青贮发酵品质得分Fig.1 The fermentation quality score of four whole-crop silage maize varieties after ensiling

2.5 4个玉米品种青贮饲料的瘤胃降解特性

由表6可知，4个青贮玉米的DM有效降解率和NDF有效降解率均存在差异，其中‘YD109’的DM有效降解率和NDF有效降解率均高于‘YY08’和‘MC06’(P<0.05)，分别为39.24%和29.91%。4个青贮玉米品种的ADF有效降解率无显著差异。

表6 4个青贮玉米品种的瘤胃降解特性Table 6 Ruminal degradation analysis of four silage maize varieties

3 讨论

3.1 4个青贮玉米品种的营养价值比较

DM含量是评价牧草利用效率的关键指标，DM含量的高低决定了牧草的经济效益[11]。在本次测量中，4个青贮玉米的干物质含量为27.61%～34.80%，与青贮玉米最佳DM含量(28%～35%)相接近[12]。其中，‘MC06’的DM含量高于‘YY08’和‘KY01’，说明其具有较高的青贮价值[13]。青贮玉米粗蛋白含量越高，越有利于平衡其能氮比[14]，提高奶牛消化率。本次测量的CP含量为7.72%～8.03%，测量结果与刘桃桃等[2](6.61%～8.16%)、刘建宁等[5](7.48%～8.28%)相近，但低于张瑞珍等[15](8.0%～11.6%)。这可能是由供试玉米地理种植位置的差异造成的。我国玉米CP含量总的趋势是西部高，东部低[16]。NDF和ADF是表示饲料中纤维成分的重要指标，NDF会增加反刍动物的饱腹感，降低动物采食量，ADF与消化率负相关[17]，同时NDF还能够反映动物可消耗的草料数量[18]。在本次测量中，4个青贮玉米品种的NDF含量为47.01%～53.48%，ADF含量为24.18%～26.34%，测量结果与刘桃桃等[2](NDF含量47.92%～49.48%，ADF含量23.39%～24.49%)相近，但NDF含量高于张瑞珍等[15](35.8%～40.4%)，ADF含量低于刘建宁等[5](24.47%～28.33%)。玉米粗纤维含量会随着生育期气候的变化而变化[19]，本试验气候条件与刘桃桃等[2]、张瑞珍等[15]存在一定不同，这可能会导致NDF含量的差异。同时，测量结果也说明，本试验青贮玉米木质化程度较低，作为饲料更易被奶牛消化。淀粉是全株青贮玉米青贮时饲料代谢能和瘤胃可发酵有机物的主要来源，也是瘤胃微生物活动的燃料[20]。在本次测量中，淀粉含量为23.09%～24.97%，测量结果与刘建宁等[5](20.46%～24.36%)的相近，但低于张瑞珍等[15]的(24.2%～35.2%)。玉米在灌浆结实期的水分差异会显著降低籽粒中淀粉含量[21]，这可能是二者存在差异的原因。

3.2 4个玉米品种全株青贮后的营养价值分析

国家现行的青贮玉米品质分级标准对青贮玉米分级做出相关规定，如表7所示[22]。其中，青贮玉米等级与NDF，ADF含量负相关，与淀粉和粗蛋白含量正相关。

表7 青贮玉米品质分级标准Table 7 Grading standard of quality of corn silage

在本试验中，4个全株青贮玉米品种青贮后的CP含量均大于7%，NDF含量均小于45%，ADF含量均小于26%，其中‘YY08’，‘MC06’，‘YD109’三个品种的ADF含量小于23%，达到一级青贮玉米的ADF含量标准。DM含量是衡量青贮品质的重要指标，也关系到全株玉米青贮在奶牛饲粮中的添加比例[23]。在4个青贮玉米品种中，‘MC06’和‘YD109’的CP含量高于其余两个品种，说明‘MC06’和‘YD109’可以为动物提供更多的蛋白质，其品质更佳。在本试验中，4个青贮玉米品种青贮后的DM含量均存在一定程度的下降，这可能是由于青贮开封时干物质以气体形式散发出去，也可能是在青贮过程中，干物质转化为其余形式能量。青贮后，4个品种青贮玉米的NDF，ADF含量也存在一定程度下降，说明青贮可以在一定程度上提高饲料消化率，这一试验结果与那亚等[18]相同。综上，从营养价值角度看，‘MC06’和‘YD109’表现较优。

3.3 4个玉米品种全株青贮后的发酵品质分析

pH值是衡量常规青贮的重要指标，pH值偏低，则说明发酵品质较好，一般pH值<4.2为优，本试验中4个全株青贮玉米品种青贮后的pH值在3.81～4.42之间，仅有‘YD109’的pH值大于4.2，为4.42。本试验中‘YD109’的pH值较大，可能是由于青贮制作过程中，密封时未压实，有部分氧气残余，进而造成霉菌等好氧菌的快速繁殖，抑制乳酸菌的正常增殖，最终导致‘YD109’的pH相对较高。本试验中4个青贮玉米品种青贮后的氨态氮含量在6.39%～8.39%之间，‘MC06’的氨态氮含量最低，说明其蛋白质的降解程度较低，品质更好。乳酸是青贮玉米厌氧发酵阶段的产物，乳酸菌在厌氧条件下迅速发酵，产生大量乳酸，降低青贮玉米pH值，抑制腐败微生物繁殖，保存青贮玉米的营养价值，在青贮发酵中起着关键作用[24]。在理想发酵条件下，乳酸菌利用原料中的营养物质进行发酵，最终只产生乳酸。因此，乳酸含量在判定青贮玉米发酵性能时尤为重要。本次试验的乳酸含量在1.66%～1.87%之间，与陆永祥等[25]结果(1.60%～1.79%)相近，其中‘YY08’的乳酸含量最高(P<0.05)，说明‘YY08’发酵品质较好，这一结果也与pH测量结果相对应。挥发性脂肪酸是少量厌氧菌与乳酸菌竞争青贮玉米营养物质，进而发酵后的产物。此外，乳酸菌在进行异型发酵时也会产生与乳酸等量的乙酸[26]。丙酸主要由丙酸菌分泌产生[27]，丁酸主要是由一些腐败菌的代谢活动所产生[28]，因而挥发性脂肪酸的总量及各自比例是衡量青贮品质的重要指标，本试验中4个全株青贮玉米品种青贮后的乙酸含量在0.63%～1.19%之间，丙酸含量在0.03%～0.07%之间，其中‘YY08’并未检测出丙酸，而丁酸在本次检测中均未被检测出。本次测量结果高于陆永祥等[25]测定结果(乙酸含量0.15%～0.19%)。以上差异的原因可能是陆永祥等[25]试验地海拔较高，氧气浓度相比于本试验较低，进而抑制好氧细菌的生长，降低乙酸含量。综上所述，4个青贮玉米品种青贮后的品质存在一定差异。

3.4 4个玉米品种青贮饲料的瘤胃降解特性分析

在本次试验中，DM的有效降解率在35.29%～39.95%之间，由高到低依次为‘KY01’，‘YD109’，‘YY08’和‘MC06’，且品种间有显著差异(P<0.05)。试验结果表明，与‘YD109’相比，‘YY08’和‘MC06’，‘KY01’更容易被反刍动物降解消化。本试验测量结果与吴鹏昊等[29](37.60%～41.29%)结果相近，但低于刘永嘉等[30](40.78%～48.99%)测量结果。这可能是因为刘永嘉等[30]在瘘管牛的日粮中添加了锌(过瘤胃硫酸锌，RPZn)，过瘤胃硫酸锌有效降低了瘤胃中锌的浓度，降低了高浓度Zn对瘤胃中微生物和酶的负面作用，进而提升了瘤胃干物质降解率。NDF的有效降解率在21.20%～29.91%之间，‘YD109’的NDF的有效降解率高于‘YY08’，‘MC06’和‘KY01’(P<0.05)，说明‘YD109’的纤维素含量和木质化程度较低，对反刍动物干物质采食量的影响较小[31]，可以更好的被反刍动物利用。本试验测量结果与吴鹏昊等[29](23.09%～31.44%)结果相近，但低于火苗等[32](39.11%)测量结果。ADF的有效降解率在14.31%～17.56%，低于火苗等[32](28.44%)测量结果。本次试验NDF和ADF的有效降解率均低于火苗等[32]的测量结果，二者的差异可能是奶牛本身的差异造成的。此外，本试验瘘管牛饲喂时间、制作青贮玉米时的制作工艺与火苗等[32]存在一定差异，这也可能导致NDF和ADF的有效降解率的不同。

4 结论

4个供试品种的青贮营养品质和发酵品质表明，‘MC06’更适合引种苏中地区。