西藏地区玉米与豌豆混合青贮发酵品质及体外降解效果的研究

■段艳珍 商振达，2 谭占坤，2 张辉耀 刘锁珠，2*

（1.西藏农牧学院动物科学学院，西藏 林芝 860000；2.西藏高原饲料加工工程研究中心，西藏 林芝 860000）

青藏高原总面积约为250 万km2，约占我国总面积的四分之一，是中国最大、海拔最高的高原，也是中国的五大牧区之一。青藏高原约70%的牧场均为高寒低氧的高山牧场，由于固有的极端和不稳定的气候和自然环境，特别是面临每年长达5～6 个月的霜冻，导致很少有农作物适合在青藏高原种植[1]。因此，饲草料资源非常有限，饲料短缺导致家畜生长性能较低，繁殖性能较差，严重影响西藏畜牧业发展[2-3]。

长期以来，西藏地区一直将青绿饲料加工成干草后储存，留用冬春季补充饲料。然而，饲料中的干物质、粗蛋白质等营养物质往往随着水分的蒸发而流失，导致青绿饲料的营养价值降低[4]。青贮作为一种饲料长期保存的技术，不仅可以促进全年的饲料供应，还可以减少牧草中干物质等营养成分的损失，增加牧草的利用价值[5-6]。

玉米作为一种主要的农作物，具有产量高、生长迅速、茎秆适口性好、含糖量高、营养价值高等优点，既可以直接饲喂又可以加工成青贮饲料，是家畜优质的饲草料资源[7-8]。玉米是世界上重要的粮食、经济和饲料兼用作物。在西藏玉米主要分布于海拔较低的藏东南地区，林芝地区种植面积最大，日喀则、拉萨、山南、昌都等地也有一定的种植[9]。豌豆具有耐旱、耐寒、耐瘠等特点，是西藏传统的四大作物之一，也是西藏重要的粮饲兼用作物[10]。因此，研究旨在开发利用西藏的饲粮资源，探讨玉米与豌豆以不同比例进行混合青贮的发酵品质及体外降解效果，为西藏地区冬春季非粮饲料开发研究提供有效措施及方案。

1 材料与方法

1.1 试验材料

采集种植于西藏林芝西藏农牧学院实习牧场的全株玉米和全株豌豆，用于青贮饲料制作。玉米于2020 年4 月进行种植，于2020 年11 月进行刈割。豌豆于2020 年4 月进行种植，于2020 年10 月进行刈割。全株玉米和全株豌豆主要营养成分见表1。6头健康的、体重相近的成年牦牛选自西藏林芝市巴宜区八一镇冬如村牛羊定点屠宰场。清晨饲喂前，屠宰牦牛，取牦牛瘤胃食糜，用四层医用纱布，将6头牦牛瘤胃液混合后过滤至保温壶中，带回实验室保存，用于青贮饲料体外发酵试验。

表1 西藏地区玉米与豌豆主要营养成分

1.2 试验设计

试验采用完全随机设计，共设置4个混合青贮饲料组（每个青贮组3个重复），分别为全株玉米∶全株豌豆=4∶1混合青贮组（Y80%W20%）、全株玉米∶全株豌豆=3∶2混合青贮组（Y60%W40%）、全株玉米∶全株豌豆=2∶3 混合青贮组（Y40%W60%）、全株玉米∶全株豌豆=1∶4混合青贮组（Y20%W80%），装于实验室青贮窖内进行青贮。

1.3 样品采集

在青贮第30 d打开青贮窖，取出全部青贮饲料将其混合均匀，称取35 g青贮饲料放入200 mL的广口三角瓶中，加入105 g的去离子水，4 ℃浸提24 h，然后通过两层纱布和定性滤纸过滤，所得液体为青贮饲料浸提液，置于冷冻冰箱保存待测。滤液用来测定pH和氨态氮含量。将滤液与偏磷酸按4∶1混合，加入一定量的树脂，离心过滤取滤液用于测定挥发性脂肪酸含量。将剩余部分青贮饲料收集烘干，测定干物质、粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量和总氮含量。

1.4 体外发酵试验

采用Menke 等[11]的方法配制人工瘤胃营养液，将混合均匀并经4 层纱布过滤后的牦牛瘤胃液加入预热至39 ℃的容器中，量取所需体积的瘤胃液迅速加入到准备好的人工瘤胃营养液中，制成混合人工瘤胃培养液（瘤胃液与人工瘤胃营养液的体积比为1∶2）。混合人工瘤胃培养液边加热边用磁力搅拌器搅拌，同时通入无氧CO2；用自动加液器向每个培养管中分别加入30 mL上述混合培养液，将玻璃培养管进液端竖直向上排尽管内气体，用铁夹夹住前端硅橡胶管，并记录相应的初始刻度值，同时做3个空白（只有培养液而没有底物）。将培养管迅速放入已预热（39 ℃）的水浴箱中，待加液完毕后成批转入人工瘤胃培养箱中培养。

混合青贮饲料在体外培养48 h后，将培养管分别取出放入冰水浴中使发酵停止。将培养管中的发酵液排出至50 mL 塑料离心管，立即用pH 计测定发酵液pH。同时洗涤培养管中的残渣并将其与对应样品离心所得沉淀一起用纯化水悬浮，再离心，重复两次后在105 ℃烘干24 h，称重并计算样品各组分的消化率。

1.5 混合青贮发酵品质和营养物质消化率的测定方法

分别采用pH 计测定pH；采用烘箱干燥法测定干物质含量；采用凯氏定氮法测定总氮含量；采用苯酚-次氯酸钠比色法测定氨态氮含量；采用蒽酮-硫酸比色法测定水溶性碳水化合物含量；采用挥发性脂肪酸高效气相色谱仪测定挥发性脂肪酸含量；参照《饲料分析及饲料质量检测技术》中的方法测定干物质、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的降解率。

1.6 不同混合青贮组组合效应的计算

单项组合效应（%，SFAEI）=（实测值-理论值）/理论值×100

组合效应综合指数（MFAEI）=单项组合效应之和

1.7 数据处理

使用Excel软件进行数据整理，使用IBM SPSS Statistics 22.0软件对试验数据进行单因素ANOVA分析，结果用“平均值±标准差”表示，以P＜0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 玉米与豌豆混合青贮饲料主要营养成分的变化（见表2）

表2 玉米与豌豆混合青贮过程中主要营养成分含量的变化

由表2可知，玉米与豌豆以不同比例混合青贮发酵30 d 后，各青贮饲料组中的干物质含量不同，其中Y60%W40%混合青贮组中的干物质含量最高，Y20%W80%混合青贮组中的干物质含量最低，但4 组混合青贮饲料的干物质含量没有显著差异（P＞0.05）；玉米与豌豆混合青贮饲料发酵30 d后，随着豌豆的比例增加，混合青贮饲料的pH 升高，相应地乳酸含量下降，但4组青贮饲料的pH均低于4.2；Y80%W20%青贮饲料中粗蛋白含量显著低于其他3 个青贮组，而中性洗涤纤维含量显著高于其他3 个青贮组（P＜0.05）；酸性洗涤纤维在4 组混合青贮饲料中没有显著性差异（P＞0.05）。

2.2 玉米与豌豆混合青贮饲料发酵液中挥发性脂肪酸的变化（见表3）

由表3 可知，4 组混合青贮饲料发酵30 d 后，Y80%W20%组中的乙酸含量最高，而Y40%W60%组中的乙酸含量最低；Y40%W60%混合青贮组中丙酸含量显著高于Y80%W20%组和Y60%W40%组（P＜0.05），且Y80%W20%组和Y60%W40%组中丙酸的含量均为0；Y20%W80%组中的丁酸含量显著高于Y80%W20%组和Y60%W40%组（P＜0.05），且Y80%W20%组和Y60%W40%组中丁酸的含量均为0；相应地，Y20%W80%青贮组中总挥发性脂肪酸的含量显著高于Y80%W20%组和Y60%W40%组（P＜0.05）；除此之外，乳酸/乙酸的值，随着混合青贮组中豌豆含量的增加，其乳酸/乙酸的值下降，Y80%W20%组中的乳酸/乙酸的值显著高于Y20%W80%组。

表3 玉米与豌豆混合青贮饲料发酵液中挥发性脂肪酸的变化

2.3 玉米与豌豆混合青贮饲料中水溶性碳水化合物含量和氨态氮/总氮值的变化（见表4）

表4 玉米与豌豆混合青贮饲料中水溶性碳水化合物含量和氨态氮/总氮值的变化

由表4可知，玉米与豌豆混合青贮饲料青贮30 d后，随着豌豆比例的增加，青贮饲料中水溶性碳水化合物的含量显著下降（P＜0.05），其中Y80%W20%组中水溶性碳水化合物的含量最高，而Y20%W80%组中水溶性碳水化合物的含量最低；而各青贮组中氨态氮/总氮值的变化趋势与水溶性碳水化合物一样，Y80%W20%组中氨态氮/总氮值最高，而Y20%W80%组中氨态氮/总氮值最低，但整个青贮过程中，各青贮组中的氨态氮/总氮的值均低于100 g/kg TN。

2.4 玉米与豌豆混合青贮饲料体外发酵后营养物质的降解率和pH变化（见表5）

表5 玉米与豌豆混合青贮饲料体外发酵后营养物质的降解率和pH变化

由表5 可知，牦牛瘤胃液对不同比例玉米和豌豆混合青贮的干物质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的降解率不同。其中Y40%W60%青贮组中干物质的降解率最高，而Y80%W20%青贮组中干物质的降解率最低；除此之外，Y60%W40%青贮组和Y40%W60%青贮组中中性洗涤纤维的降解率和酸性洗涤纤维的降解率显著高于Y80%W20%青贮组和Y20%W80%青贮组（P＜0.05）；各混合青贮饲料，牦牛瘤胃液体外发酵后，发酵液的pH 也存在差异，其中Y80%W20%青贮组发酵液的pH 显著低于其他3 个青贮组（P＜0.05）。

2.5 不同混合青贮饲料组的组合效应（见表6）

由表6 可知，以Y80%W20%为对照组，当玉米和豌豆分别以不同比例进行混合青贮时，各混合青贮组的组合效应值均发生变化。在多次组合效应综合指数中，其中Y60%W40%混合青贮组和Y40%W60%混合青贮组发生了正组合效应，而Y20%W80%混合青贮组发生负组合效应。除此之外，Y60%W40%混合青贮组的正组合效应值（0.505 9）大于Y40%W60%混合青贮组（0.214 1）。

表6 不同混合青贮饲料组合效应值

3 讨论

西藏地区特殊的气候和自然环境，导致牧草的生长季节较短，产量较少，难以为牦牛、藏羊等家畜提供充足的饲草料资源。西藏大部分养殖户在冬春季利用干草或农副产品（主要为各种秸秆）饲喂牦牛、藏羊等家畜，但干草营养价值较低，而秸秆类饲料粗纤维含量较高，难以成为家畜的优质饲料[12]。而青贮作为一种饲草料的贮存技术，不仅可以提高饲草料的营养价值，还可以促进全年的饲料供应[13]。因此，研究玉米与豌豆混合青贮饲料，对开发西藏地区的饲草料资源具有重要意义。

研究得出，玉米与豌豆以不同比例混合青贮后，饲料中干物质含量随着豌豆比例的增加而降低，这可能与玉米的干物质含量高于豌豆的干物质含量有关。本研究中，各混合青贮组青贮30 d 后，干物质的损失约为13%左右，这与三智才旦[14]对青海玉米青贮饲料的研究不同，三智才旦研究表明，玉米单独青贮干物质的损失率约为21%，这可能与青贮天数和青贮模式不同有关。

水溶性碳水化合物是决定青贮饲料发酵品质的关键因素[15]。在青贮饲料发酵过程中，青贮原料需要有较为适宜的可溶性糖类，进行厌氧发酵产生乳酸，降低青贮饲料的pH，有效抑制腐败菌的生长，提高青贮饲料的发酵品质[16-17]。本研究中，玉米和豌豆混合青贮饲料中的乳酸含量随着豌豆比例的增加而逐渐下降，相应地青贮发酵液中的pH逐渐上升，这可能与玉米中水溶性碳水化合物的含量较高，而豌豆中水溶性碳水化合物的含量较低有关。虽然豌豆的比例增加会使混合青贮饲料的pH 升高，但本研究中4 组混合青贮饲料的pH 最高为4.01，低于4.20，均符合成功制作常规青贮的要求[18]。研究还得到，混合青贮饲料中的粗蛋白含量随着豌豆比例的增加逐渐上升，而中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量随着豌豆比例的增加逐渐下降，这可能与玉米原料中的粗蛋白含量低于豌豆，而粗纤维含量高于豌豆有关。

一般而言，青贮过程中乙酸产生的主要方式包括异型乳酸发酵和乳酸异化[19-20]。本研究中，随着豌豆比例的增加，混合青贮组中乳酸/乙酸的值逐渐下降，但各组中乳酸/乙酸的值均大于1，这表明玉米和豌豆混合青贮过程中异型乳酸发酵占主导地位，且乳酸的生产速度要快于乙酸的生产速度。但随着豌豆比例的增加，乳酸的生产速度逐渐下降。丁酸含量和氨态氮/总氮的值是评估混合青贮饲料发酵品质好坏的重要标准，许多研究均表明，优质混合青贮饲料的丁酸含量和氨态氮/总氮的值应低于10 g/kg DM和100 g/kg TN[21-22]，本研究中，虽然玉米和豌豆以不同比例混合青贮发酵后，饲料中的丁酸含量和氨态氮/总氮的值不同，但4组青贮饲料的丁酸含量均低于10 g/kg DM，氨态氮/总氮的值均低于100 g/kg TN，符合优质青贮饲料的要求。

瘤胃液的pH 是评估反刍动物瘤胃发酵功能的重要指标，可以反映出瘤胃微生物和有机酸的产生、中和、吸收以及排泄的情况。当瘤胃液的pH为6.2以上时，瘤胃可以很好地降解营养物质[23]。本研究中，各混合青贮组体外发酵后，发酵液中的pH 介于6.28～6.64 之间，均高于6.2，故牦牛瘤胃液可以较好地降解玉米和豌豆混合青贮饲料的营养物质。除此之外，本研究还得到，牦牛瘤胃液对玉米和豌豆混合青贮饲料中干物质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的降解率分别为37.13%～41.77%、16.96%～23.74%和10.85%～15.75%，这与刘娜等[24]利用奶牛瘤胃液对全株玉米青贮饲料体外降解效果的研究不同，刘娜等研究表明，奶牛瘤胃液对全株玉米青贮饲料干物质的降解率为32.59%～33.40%，中性洗涤纤维的降解率为23.89%～25.53%。相比玉米单独青贮，玉米和豌豆混合青贮提高了干物质的降解率，但降低了中性洗涤纤维的降解率。

4 结论

玉米与豌豆以不同比例混合青贮后，其发酵品质和体外降解效果均不同，但各混合青贮饲料的pH、丁酸含量和氨态氮/总氮的值均达到了优质青贮饲料的要求。Y60%W40%组和Y40%W60%组的干物质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的降解率高于其他两组，但Y60%W40%组中的乳酸含量更高、pH 更低。除此之外，Y60%W40%混合青贮组的组合效应值最高，因此全株玉米和全株豌豆以3∶2的比例混合青贮效果较好。