影响全株玉米青贮饲料质量的因素及质量评价方法

崔 彪 ， 王继彤 ， 张晓峰 ， 陈雅坤 ， 杨开伦 ， 卜登攀 ， 赵连生

（1.新疆农业大学动物科学学院，新疆乌鲁木齐 830000；2.北京市兽医饲料监测中心，北京 100107；3.中国畜牧业协会，北京 100044；4.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193）

近10 年来， 我国全株玉米青贮制作技术手段与方法等得到了很大改进， 但很多地区在种、 收、贮、用等技术环节仍存在诸多问题，如品种选择不合理、收获时机把握不准、切割长度和留茬高度不合理、压实密度不够等，造成了青贮质量参差不齐，利用效率不高。随着我国反刍动物养殖场规模化程度和精细化管理水平的逐步提高，以及牧场经营者们对饲料营养的深入认识，牧场对全株玉米青贮量的需求越来越大，质量要求也越来越高。 目前由于缺乏科学有效的全株玉米青贮饲料质量分级评价标准，很难做到以质论价、优质优价，容易出现“鱼龙混杂”“以次充好”现象。另外，霉菌毒素也是影响青贮饲料品质的重要因素。 因此，科学评价全株玉米青贮质量安全，对引导玉米青贮科学规范化生产和青贮饲料高效利用具有重要的指导意义。

1 影响全株玉米青贮饲料质量的因素

全株玉米青贮饲料的营养指标受多种因素的影响。大量研究表明，青贮玉米的品种、收获期、留茬高度、 切割长度以及压实密度等是影响全株玉米青贮品质的关键因素（赵必迁等，2019）。

1.1 玉米品种 青贮玉米品种在全株玉米青贮饲料制作过程中十分重要，它是青贮玉米原料品质的基础，因此选择合适的品种在制作全株玉米青贮饲料过程中十分关键。截至2020 年，国家审定青贮玉米品种有30个， 省级审定青贮玉米品种有138个（丁光省，2018）。 不同品种青贮玉米制作的全株玉米青贮营养成品质不一，不同地区同一品种的适应性也存在明显差异（杨金泽等，2021）。 吴建忠等（2021）通过研究8个不同玉米品种的26个品质形状发现，植株形态建成和品质性状的选育存在显著的负相关关系，而筛选出的品种16X259 在营养价值性状和形态建成性状之间达到了较好平衡，表现为优质青贮饲料原料。 滕超等（2021）在河南省对3个地区的3 种玉米品种进行对比分析发现，不同产地不同玉米品种主要营养物质在组成上有着大小不等的差异性。闫慧颖等（2017）通过对青海省旱地的3个青贮玉米品种的营养指标和农艺性状进行对比分析发现， 豫玉22 号为适宜该地区种植的品种。 刘晓等（2019）在河南对21个粮饲兼用型玉米品种进行了籽粒和生物学产量、农艺性状、抗倒伏性及营养品质比较， 筛选出伟科106 和京科青贮932 两个品种适合作为全株玉米品种在河南地区推广种植。 不同玉米品种之间营养成分、生物产量差异较大，同一品种在不同地区的适应性亦有很大差异。 因此在实际生产中，应综合各种因素选用适宜本区域种植的玉米品种。

1.2 收获期 玉米青贮的收获期直接影响其饲用价值及淀粉、粗纤维、粗蛋白质（CP）等营养物质含量。 收获时的玉米成熟度与生物产量、营养品质及其消化率等密切相关。 随着收获期的延后，淀粉含量增加，CP、中性洗涤纤维（NDF）和粗灰分含量相应下降（Johnson，1999）。 黄运青（2019）以糯玉米（甜糯 2 号）、青贮玉米（中原单 32）、粮用玉米（郑单958）为研究对象，分别在乳熟期、蜡熟期、完熟期收获，发现蜡熟期干物质（DM）产量显著高于乳熟期和完熟期，且CP 含量和相对饲用价值达到最高，另外，随着收获期的延长，NDF 和酸性洗涤纤维（ADF）含量逐渐降低；姜富贵等（2019）通过蜡熟期的1/2 乳线、2/3 乳线和3/4 乳线3个收获时间的对比发现，随着收获期的延迟，干物质（DM）、淀粉含量显著提高，粗灰分（Ash）含量显著降低，全株玉米青贮的费氏评分和发酵系数显著提高，当收获期为3/4 乳线期时，全株玉米青贮品质最好；王运涛等（2018）通过以郑单 958、农大 108、改良 958、中原单32 为研究对象， 研究不同收获期对青贮品质影响，发现青贮玉米最佳的收获时期在乳熟期和蜡熟期之间。因此，以营养品质、发酵品质和生物产量等指标，并结合粗饲料分级指数（ GI） 、Milk 2006指数以及作物收获指数判断，发现蜡熟期收获最佳（李剑楠等，2015；朱慧森等，2015）。

1.3 留茬高度 留茬高度也是营养指标、发酵指标以及经济效益的关键因素。留茬不宜过高，否则降低青贮玉米生物产量，影响种植者效益。留茬也不能过低，一方面容易带入土壤，对于覆地膜的玉米地块，也容易带入地膜碎片，土壤中含有大量腐败细菌和真菌， 其中腐败菌会危害乳酸菌发酵而导致青贮饲料腐败； 另一方面根茬部木质素和硝酸盐含量过高，对奶牛消化和健康不利。邵春雷等（2018）研究发现，随着留茬高度增加，玉米秸秆中的NDF 和ADF 含量呈现降低趋势， 当留茬高度在 12 cm 和 22 cm 时，NDF 和 ADF 含量差异显著；李文才等（2017）在蜡熟期分别在 0、15、30、45、60 cm 进行收割，研究发现随着留茬高度的提高，青贮玉米产量显著下降，但养分含量、发酵品质、体外消化率、Milk 2006 奶吨指数无显著差异；而王丽学等（2016）研究发现，随着留茬高度增大，玉米青贮 NDF、ADF 含量显著降低，DM、CP 和淀粉含量显著增加，总隶属函数显著增加，其留茬高度在24 cm 左右较为适宜。

综合考虑青贮品质和产量， 玉米青贮收获时留茬20 cm 以上为宜， 生产中可根据玉米品种进行适当调整。

1.4 切割长度及籽实破碎 适宜的切割长度和籽粒破碎度是保障全株玉米青贮在动物瘤胃内正常发酵的关键。 切割长度的重要作用就是为动物提供足够的物理有效中性洗涤纤维 （peNDF），奶牛的咀嚼、瘤胃pH 以及乳脂含量与peNDF 呈正相关关系（Mertens，1997）。 提高切割长度会有利于刺激反刍，使peNDF 效果更佳，但可能会降低瘤胃流通速率，保持瘤胃充盈度时间延长，从而限制反刍动物采食量（杨金泽，等2021）。 因此，合适的切割长度对反刍动物来说非常重要， 一般理论切割长度为0.95 ～1.90 cm。

青贮玉米籽粒破碎程度与动物的采食量和淀粉消化率密切相关， 通常生产上要求玉米籽实破碎率为 90%以上。 Cooke 和 Bernard（2005）研究发现，只有3/4 以上的玉米经过籽实破碎后才会提高纤维和淀粉的消化率；Ferraretto 和 Shaver（2012） 通过对 2000-2011 年 11 年间的 24 篇论文中106 种关于青贮的处理方法与奶牛的生产性能相关研究进行荟萃分析发现，籽粒破碎为1～3 mm的日粮，提升了淀粉消化率和产奶量。

1.5 压实度 压实密度和孔隙率是影响青贮饲料发酵以及取用过程中空气进入青贮饲料速率的关键因素。 通过提高压实密度可以降低青贮饲料之间的孔隙度， 从而降低青贮饲料里面的空气残留以及开窖后空气的进入速率，从而降低青贮pH以及DM 损失，提高青贮的有氧稳定性，进而改善青贮品质（王旭哲，2017；Borreani 等，2007）。 王旭哲等（2017）研究发现，增加青贮压实度，可改善开窖后青贮营养品质和发酵品质，提升有氧稳定性，当压实密度为600 kg/m3时，玉米青贮营养品质无明显变化，但发酵品质及有氧稳定性最好。 Borre-ani 等（2018）研究报道，当青贮原料的 DM 含量为30% ～ 40%时， 压实度至少应达到 700 kg/m3，才能最大限度地限制孔隙率。 因此， 控制压实密度时制作青贮的关键，在生产中，压实密度随着原料的DM 含量变化而变化，当DM 为30% ～35%时，压实密度要求不低于700 kg/m3，并且不能整堆压实，必须逐层压实。

2 全株玉米青贮质量评价

2.1 感官品质评价 青贮感官品质评价一般包括颜色、气味、质地、结构等指标，通过视觉、嗅觉、触觉等三感进行辨别， 能够直观反映青贮饲料的好坏，操作简单。其中颜色、气味、结构指标一般采用德国农业协会（DLG）制定的方法进行评价，该方法在颜色、 气味、 结构等3 项基础上划分为优等、 尚好、 中等和腐败 4个等级 （刘建新等，1990b）， 该方法也沿用至今。 我国在该评价方法的基础上，制定了青贮饲料感官评定标准，在此方法中，并引入了水分和pH，并将上述指标进行综合、量化，总分为 100 分，包含 4个等级，其中 0 ～25 分为劣等、26 ～ 50 分为一般、51 ～ 75 分为良好、76 ～ 100 分为优质（刘建新等，1999a）。除此之外， 籽实破碎度也是全株玉米青贮饲料的重要指标，在现行的标准中，北京市制定的《DB11/T 1759-2020 全株玉米技术分级技术规范》 感官品质评价中引入籽实破碎度指标，使感官评价指标，能够更加全面的评价青贮饲料。然而感官品质评价受人为主观影响较大， 如果要综合评价青贮饲料质量，必须要结合理化分析才能更加全面、准确。

2.2 营养品质评价 营养品质是评价全株玉米青贮质量的关键环节， 它直接影响影响其营养价值，进而影响反刍动物的生产性能。目前常用的营养检测指标有DM、CP、NDF、30 h 中性洗涤纤维消化率（NDFD30）、ADF、淀粉、粗灰分（Ash）等。 目前我国没有统一的营养品质评价标准。 CP 是决定玉米青贮饲用价值的重要基础，其与饲用价值成正相关的关系（穆怀彬，2008）；NDF 是反映纤维质量优劣的有效指标，是青贮饲料的主要成分，与干物质采食量（DMI）、能值、非纤维碳水化合物（NFC）呈负相关关系（吴玉珏，2006）。 ADF 很难被动物利用，与饲料消化率相关，ADF 越低， 青贮饲料消化率越高，营养价值也就越高 （张吉鹍等，2009）；NDFD 可以反映青贮饲料的品质变化， 在评定营养品质方面，NDFD 比 NDF 更加科学（李胜开等，2017）。 淀粉为动物机体提供了易于消化吸收的能量物质，其含量越高，其饲用价值也就越好。 Ash 含量能够反映了青贮饲料受污染的程度。

2.3 发酵品质评价 发酵品质好坏直接影响反刍动物的适口性和采食量。 目前常用pH、氨态氮（NH3-N）、有机酸（主要包括乳酸、乙酸、丙酸、丁酸）的含量来评价青贮饲料发酵状况。 pH 是反映玉米青贮饲料发酵品质好坏的重要指标；NH3-N/总氮（TN）反映了氨基酸和蛋白质分解的程度，其值越小，说明蛋白质分解越少，其质量越好；有机酸总量及其构成可以反映玉米青贮饲料发酵过程的好坏，其中最重要的是乳酸、乙酸、丁酸的比例，乳酸的比例越高、丁酸比例越低，其发酵效果越好（刘建新，1999a，b）， 乙酸可以快速降低全株玉米青贮的pH 值，开窖后可以提高其有氧稳定，但乙酸过高会降低青贮的品质。

2.4 霉菌毒素评价 霉菌毒素属于真菌毒素，是一类真菌在适宜的条件下产生的有毒的次级代谢产物（谢瑜杰等，2018），其具有污染可控制性差、危害大的特点，且难以避免，很难消除。 反刍动物采食一定量的被污染的青贮饲料后会导致动物的细胞中毒，若摄入过高，会对动物和人体健康造成危害，使胃肠道、肝肾脏发生病变，抑制生长发育，甚至会引起致癌、致畸等现象（Marczuk 等，2012；Zain，2011）， 因此饲料霉菌毒素评价对全株玉米青贮至关重要。 影响玉米青贮饲料安全普遍存在的霉菌毒素主要有黄曲霉毒素B1（AFB1）、玉米赤霉烯酮 （ZEN）、 呕吐毒素 （DON）、 赭曲霉毒素（OT）、T-2 毒素（T-2）、伏马毒素（FB）等 6 种，根据《GB13078-2017 饲料卫生标准》规定了其它植物性饲料原料中 AFB1含量低于 30 μg/kg，ZEN含量低于 1000 μg/kg，DON 含量低于 5000 μg/kg，OTA 含量低于 100 μg/kg，T-2 含量低于 500 μg/kg。

2.5 综合评价的数学统计 近年来，随着研究者在多领域的研究， 形成了运用多个指标对不同方面的特征信息进行抽象描述和高度综合的方法，进而对被评价对象从整体上做出定量的总体判断，揭示评价对象内在发展规律。常用的综合评价方法有主成分分析（PCA）、层次分析（AHP）、模糊数学（FUZZY）、聚类分析（CA）、灰色关联度等。 任丽娟等（2020）应用主成分分析和聚类分析对东北地区不同品种全株玉米青贮品质进行了综合评价；席俊程等（2020）运用模糊综合评价法对黑龙江省全株玉米青贮饲料品质进行评价； 李剑等（2020）运用主成分分析和隶属函数对不同青贮玉米品种生产性能及营养成分的进行评价； 任丽娟等（2021）运用主成分和灰色关联度对不同种植区域全株玉米品质的进行综合评价； 丁宁等（2021）运用灰色关联度分析法和DTOPSIS 法对不同玉米品种进行综合评价；苏天增等（2019）采用方差分析、同异分DTOPSIS、模糊概率法和灰色关联度等5 种分析方法， 对12个玉米品种的13个性状指标进行了综合分析， 结果表明模糊概率法区分度最高，计算相对简便快捷，结论可靠准确。 应用数学统计方法对研究对象综合分析评价已经成为近年来的热点， 越来越多的研究者在对品质的分析与评价上进行着不断探索， 在传统性指标成分分析基础上加入数学统计学方法分析指标内部变化可以有效评价研究对象的品质特征。

3 全株玉米青贮质量综合评价研究

国外常用评价方法（Milk2006 和NRC 产奶量预估模型） 发现，Milk2006 对纤维的消化率很敏感（Roth，2017）；NRC（2001）产奶量预估模型在估计饲料的能量值方面存在一些缺陷（De Souza 等，2018；Tebbe 等，2017；White 等，2017）， 这可能导致实际的牛奶产量与预测之间存在差异。因此，选择最重要的青贮饲料质量参数的评估方法至关重要。 为了选择重要和足够数量的参数来评估青贮饲料的整体质量，通过建立最小数据集（MDS）可以提供足够的信息， 并可以减少测定过多的参数。MDS 方法广泛用于农业研究， 主要用于土壤和基于不同多元统计技术的水质评估，例如多元回归分析（MRA）和主成分分析（PCA）（Granato 等，2018）。

青贮饲料中霉菌毒素风险预警是针对青贮饲料中霉菌毒素的潜在危险提前预报。该风险预警基于青贮饲料中霉菌毒素的危害识别、 危害描述、暴露评估和风险描述，并采用实时监测、快速追踪、精准分析，结合大量的数据结果，对可能要发生霉菌毒素风险的地域进行提前予以警示，判断其发展规律、发展方向，为牧场提供有效的参考信息，提前做好防范工作。

食品安全问题日益受到重视，世界上许多发达国家和国际组织先后开展了预警方法的研究，世界卫生组织（WHO）启动了“全球疫情警报和反应网络（GOARN）”，先后有 60 多个国家和 140 多个技术团队参与其中，提高了预警信息传递和快速反应能力 （Marsh 等，1994；Chan 等，2006）。2002 年，随着欧盟《通用食品法》的颁布实施，“欧盟食品和饲料快速预警系统”（RASFF）正式确立为欧盟食品安全监管工作的核心，目前该系统每周都以周报的形式向各成员国通报食品和饲料安全事件（甘盛等，2011；Sawilska-Rautenstrauch 等，2011；Stocker 等，2010；Kleter 等，2009； Ludwicki 等，2008）。

基于现有数据， 采用合理的青贮饲料中霉菌毒素风险预警方法是开展风险预警关键。 一般都采用数学模型的动态风险预警法。 Xiao 等（2009）采用BP 神经网络算法， 建立了食品生产环境安全预警系统；Richard 等（1999）也采用了 BP 神经网络算法和逐步回归分析法， 建立了谷物产量预测模型。段鹤君等 （2010）采用了主成分分析法和支持向量计算算法（SVM），建立了细菌性食物中毒预警模型。Smeti 等（2007）采用休哈特控制图理论， 建立了饮用水处理系统模型。 Seuberlich 等（2009）认为采用休哈特控制图理论也建立了监视疯牛病病原体快速检测体系模型。 裘炯良等（2008）采用休哈特控制图理论，建立了入境集装箱医学媒介生物疫情变化趋势模型。 秦燕等（2004）采用休哈特控制图理论，建立了出口食品中的风险因子预警模型。由此可见，以上风险预警方法， 特别是休哈特控制图分析理论能够提前警示潜在的风险因子， 可将其运用在全株玉米饲料中霉菌毒素的风险预警。

4 小结

我国“粮改饲”政策的实施大力推动了青贮玉米在畜牧业上的发展，而调制成青贮的全株玉米被广泛应用在反刍动物生产中，为保证全株玉米青贮的质量，建议必须结合各地区的地理环境、气候特点等自然条件因素，从玉米品种、收获时期、调制技术入手保证青贮质量；另外，在今后研究工作中还要进一步完善青贮质量的评价体系和霉菌毒素评价体系，并建立霉菌毒素风险预警体系。