苜蓿青贮概述及其关键点把控

2023-01-13付万龄胡孔明

中国乳业 2022年12期

关键词：丁酸梭菌苜蓿

付万龄，胡孔明

1 绍曼农业贸易（上海）有限公司，北京 100010

2 安阳县棉花原种场，河南安阳 4551113

3 天津农学院，天津市 300384

0 引言

苜蓿（Medicago sativa）作为优质豆科牧草，被誉为“牧草之王”，蛋白含量高，营养价值好，与全株玉米青贮共同构成了奶牛尤其是泌乳期奶牛必备的优质粗饲料[1，2]。随着我国奶业的快速发展，苜蓿种植面积较十年前有较大幅度的增加，但是大部分种植区域夏季雨水较多，制作干草困难，导致腐烂变质等问题[3]。在这种情况下，青贮为苜蓿雨季收贮提供了一个较好的解决方案并得到了广大苜蓿种植户及奶牛养殖场的认可。笔者根据多年的苜蓿青贮经验整理了苜蓿青贮的优势及制作关键点把控等相关内容，为苜蓿种植户及奶牛养殖场提供参考与借鉴。

1 苜蓿青贮优势

与苜蓿干草调制相比较，苜蓿青贮的优势主要体现在以下几方面：①苜蓿青贮多为半干青贮，故晾晒时间较短，尽可避开降雨的风险；②半干状态的苜蓿叶片附着度较高且完整，可以减少叶片损失，进而减少苜蓿干物质及蛋白等养分损失，提高产量（一般能够提高10%～20%）；③青贮机械作业的灵活度较高，受天气和时段的影响较小，无论是晴天、阴天还是白天、夜间，只要萎蔫程度适宜，全天均可以开展作业；④最重要的一点就是苜蓿青贮适口性好且消化率高。

2 苜蓿青贮难点

2.1 可发酵性

苜蓿为豆科高蛋白牧草，具有碳水化合物（即可发酵底物）含量低且缓冲能值（即降低pH值）难度高等特征，是导致其青贮成功难度高的直接原因。鉴于此，本文引入发酵系数这个指标，用来衡量牧草青贮难易程度，可用于各种饲草可发酵性的评价。发酵系数主要与牧草的干物质含量和自身特性也就是水溶性碳水化合物含量及缓冲能力有关，其中缓冲能力是以原料降低至pH4.0以下所需要乳酸的量进行测算的，其公式如下：

发酵系数（FC）=干物质含量（DM）+8×水溶性碳水化合物含量（WSC）/缓冲能力（BC）[4]

一般情况下，发酵系数小于35的青贮原料制作青贮比较困难；发酵系数大于35且干物质小于35%的青贮原料制作青贮难度适中；发酵系数大于40的青贮原料制作青贮相对比较容易。

由表1可知，不同牧草在不同含水量状态下发酵系数差异很大，其中，在各干物质水平下苜蓿的发酵系数都是最低的，也就是说以牧草自身特性来讲，表中各牧草中苜蓿的发酵难度最高。

表1 不同牧草在不同干物质条件下的发酵系数

由表2可知，全株玉米在不同收获期干物质不同，其每千克干物质的青贮pH值降低至4.0以下需要的乳酸含量基本上在32～35 g，但对于苜蓿而言却需要74 g，是全株玉米的2 倍还多，由此可以发现，在原料可发酵性方面，苜蓿青贮难度之大。

表2 苜蓿萎蔫前后及青贮玉米不同收获时期的发酵系数等参数的比较

2.2 附生微生物的影响

青贮主要是微生物发酵的过程，其不但受原料可发酵性的影响，而且会受到原料自身附生微生物菌群的影响。除了对青贮发酵有益的乳酸菌外，苜蓿植株表面还存在梭菌、肠杆菌、丙酸菌、芽孢杆菌、霉菌、酵母菌、乙酸菌等多种微生物，这些微生物菌群无论是需氧还是厌氧，均存在对发酵底物的竞争，一方面会导致苜蓿干物质以产物二氧化碳的形式损失掉，同时另一方面还会产生如丁酸、霉菌毒素等有害物质，这些物质会在饲喂过程中危害家畜健康。一般情况下，需氧细菌生长速度要比厌氧细菌的生长速度更快，所以在青贮的过程中需要快速清除空气，尽量缩短有氧暴露的时间。

对于苜蓿青贮而言，上述附生微生物菌群中尤其要注意梭菌和酵母菌。

酵母菌在有氧和无氧条件下均能生存，其在有氧条件下大量增殖消耗糖分产生二氧化碳和水，而在厌氧条件下则发酵产生乙醇与二氧化碳，开窖后还会在有氧条件下进行二次发酵，导致青贮发热。无论在哪个阶段，酵母带来的损失都非常大，故需要避免酵母增殖及发酵，同时尽量抑制其开窖后的二次发酵。

在苜蓿青贮过程，梭菌发酵是比酵母菌更为严重的问题，因为新鲜苜蓿含水量高，而梭菌最喜欢潮湿的生长环境，特别是在干物质30%以下时梭菌异常活跃，梭菌发酵会利用糖或者乳酸产生丁酸、二氧化碳和水，一方面会导致较大的干物质损失，另一方面会产生对反刍动物有害的丁酸，丁酸及相关的发酵产物过多会导致反刍家畜出现酮病等健康问题。同时梭菌发酵的过程还会导致蛋白质的降解，产生生物胺同时增加氨态氮含量，且出现pH值的异常变化。有研究（图1）表明，pH值大于5时，比较活跃的是蛋白质水解类梭菌，会使蛋白质水解产生生物胺类物质；pH值在4.5～5.0的环境中，丁酸梭菌比较活跃，会利用糖类产生丁酸；pH值在4.2～4.5之间，酪丁酸梭菌比较活跃，会利用糖类和乳酸产生丁酸和乙酸，这在发酵初始阶段会延缓pH值的降低，而在发酵过程中又会导致pH值逐渐升高。只有在其降低至最佳和安全的酸化水平（图1中绿色的线）才能完全抑制梭菌发酵。

图1 梭菌在缓慢酸化或酸性不足饲料中的发酵情况概览[4～6]

3 如何解决苜蓿青贮难题并引导苜蓿青贮准确发酵

3.1 如何解决苜蓿青贮难题

从表2中可以看出，苜蓿一旦收获，其缓冲能力和含糖量就成了定值，但可以通过采取措施增加干物质含量，并且当干物质从30%提高到35%时，其发酵系数就由27增加到42，这就提高了苜蓿的可发酵性，所以说萎蔫是降低苜蓿青贮难度的重要手段之一。

针对其乳酸菌群在苜蓿植株表面附生菌群中优势不大的问题，则可以采取使用针对、高效的青贮添加剂增加乳酸菌群的优势，这是降低苜蓿青贮难度的另外一个有效途径，尤其在发酵底物——糖分比较有限的情况下，有助于抑制杂菌发酵、快速降低pH值，进而减少苜蓿青贮中的营养损失。

3.2 如何引导苜蓿青贮准确发酵

与降低苜蓿青贮难度相呼应，首先需要获得合适的干物质含量以提高苜蓿的可发酵性，其次外源青贮乳酸菌的应用也很重要。因为针对、高效的青贮乳酸菌有助于快速降低青贮原料的pH值，从而抑制杂菌发酵。在生产实践中，苜蓿青贮中最难处理的问题是杂菌中的梭菌发酵，故以梭菌发酵为例来说明一下高效的青贮菌剂在青贮发酵过程中的重要性。由图2可知，A图是低缓冲能的青贮原料在附生微生物作用下的发酵过程中，只需很少的酸就能够中和缓冲掉碱性物质的影响，之后就是pH值的降低过程，但在pH降到理想状态之前，梭菌发酵一直进行；B图是高缓冲能力的青贮原料在附生微生物作用下的发酵过程，因为缓冲能力强，就需要很多的酸中和掉碱性物质，之后才是pH值的下降过程，这就使得梭菌发酵的时间延长了2 倍以上，这其中造成的干物质和营养损失是不可估量的；C图就是高缓冲能力的青贮原料添加了外源菌剂后的发酵过程，其产酸速度明显增加，很快中和掉碱性物质后又迅速降低了pH值，从而有效抑制了梭菌发酵，当然也就减少了该期间的养分损失。由此可见，外源添加剂对于苜蓿这类高缓冲能的青贮原料来说在抑制梭菌发酵降低损失方面的优势是非常明显的。此外，还需要注意，矿物质含量高是导致缓冲能力高的主要原因之一，所以在苜蓿萎蔫过程中一定要注意实际操作中的关键环节，尽量避免带土进入原料，一方面土壤中含有大量的梭菌孢子，另一方面土壤混入原料会导致苜蓿灰分增加，进而缓冲能力增强，这些都是实际操作过程中需要极力避免的。

图2 不同缓冲能力的青贮原料在不同的条件下的发酵过程（梭菌及pH值变化趋势）[4]

4 如何选择苜蓿青贮添加剂

在苜蓿青贮过程中，需要选择针对、高效的青贮添加剂，快速降低pH值，抑制杂菌尤其是梭菌的发酵。不同的青贮乳酸菌对碳水化合物的利用是不同的，即使是同一种乳酸菌也存在菌株之间的差异。现以绍曼保时青加强型C的菌种筛选过程为例进行详细说明，由图3可知，就菌种而言，LPA、LPE、PA和LL之间存在很大的差异，其中LPA对着31种碳水化合物的利用效果要优于其他几种，而在LPA菌种的不同菌株之间又存在差异，以菊糖（典型的果聚糖类型）为例，LPA1、LPA2、LPA3均可实现对菊糖的高效利用，利用率极好，而根据对所有糖的利用效果对比，LPA3能够利用图中出现的所有31种碳水化合物，其中对27 种碳水化合物的利用率达到了极好的水平。上述方法即是获得针对高效青贮添加剂菌种或菌株的筛选方法。果聚糖是作为能量贮存在某些植物体内的能够补充或替代淀粉的一类多糖或低聚糖的总称[4，7，8]，对于苜蓿这一类自身可溶性糖含量较低但果聚糖含量较高的饲草青贮，青贮添加剂所用的乳酸菌能否实现对其贮备糖——果聚糖的利用就显得尤为重要，充分利用果聚糖是实现pH值快速降低的重要保障之一。

图3 不同的菌种及菌株对31种碳水化合物的利用情况

鉴于此，在苜蓿青贮添加剂的选择方面，不但要考虑菌种或菌株的针对性，而且需要考虑不同菌种菌株之间的组合效应，此外，有效菌落数亦是不可忽略的一部分，因为只有足够的有效菌落，才能够快速占据优势生态位，实现pH值的快速降低及青贮原料的准确、高效发酵。

5 苜蓿青贮方式选择及技术关键点把控

苜蓿青贮技术关键点的把控非常重要，无论哪个环节出现问题或者无法为苜蓿青贮提供最佳环境，都会导致不同程度的损失。

5.1 苜蓿青贮方式选择

在制作苜蓿青贮时，首先需要根据牧场或者种植户的情况选择合适的青贮方式，目前通常有窖贮和裹包青贮两种。窖贮比较适合单次制作量大、每天需求量相对多的牧场，而且适合牧场自制自用，青贮质量相对稳定，除了建窖费用外成本相对较低，有利于苜蓿青贮快速制作，但不利于开窖后窖面管理，尤其是对于规模较小的牧场就不太适合了。裹包青贮方便存放，适合远距离运输，比较适合单次青贮量小每天需求量少的牧场，裹包青贮的密封保存效果好，但是质量不太稳定，需要多次检测确保日粮均衡，同时制作成本高于窖贮。

5.2 苜蓿青贮技术关键点把控

苜蓿在收获的那一刻，基本营养指标就已经决定了，所以一定要做到适时收获以保障苜蓿品质。根据苜蓿的养分变化趋势，建议现蕾到初花期刈割；留茬8～10 cm，在该范围内留茬宜高不宜低，尤其在一些砂性土壤或者有车辙和起垄的地方，避免土壤进入原料。

刈割后需要合理晾晒与萎蔫以确保干物质均匀，需要正确调整设备。草铺过厚，无论是外界环境温度高还是低都会导致中间部分苜蓿腐烂，因为空气不流动，水分带不出去；干物质不均匀虽然不一定会导致丁酸超标，但会导致适口性降低及营养不均衡、颜色不一致等问题，故晾晒过程中需要注意操作细节尽量确保晾晒均匀。

晾晒萎蔫至适宜含水量即可开始搂草，这个过程建议使用驱动式搂草机，需要注意的是搂草机耙子的设置要保证既不搂地也不漏草，操作过程中尽量降低扬尘、保护叶片。之后即可合理地捡拾粉碎，这需要设置青贮机的参数，确保捡拾过程既不带土也不漏草，干物质含量在35%～45%，切割长度1.7～2.1 cm，尤其要注意不同的捡拾时间对应的注意事项，比如说如果下午捡拾的时候可能会出现苜蓿相对较干，叶片附着度不好的情况，这样可以先做一层喷雾后进行捡拾粉碎但这样的操作相对比较麻烦，一般早上或夜间捡拾就可以避开这种情况，但早上和夜间还需要注意露水和返潮的情况。

青贮添加剂使用这方面需要注意按需取用，尽快使用，不在高温下长时间放置。在配制溶液过程中需要按照产品要求用无杀菌剂且干净的水配制，并且确保溶解均匀；添加剂混匀后应在24 h内用完，喷洒流量需要根据亩产量、机械作业速度及添加剂用量标准等合理设置；如果在裹包时喷洒，需要根据裹包机的加工速度设置喷洒量。

此外，还应该注意减少草料在各个环节的污染；无论是窖贮还是裹包青贮都要尽快最大限度地排出空气，压实密度达到240 kgDM/m3以上；在密封方面，尤其需要注意塑料膜的选择，因为密封的效果和发酵所用的时间直接相关，同时还决定青贮的保存质量和时间，密封越好，发酵越快，保存时间越长，质量也越好；最后需要特别注意的是，整个青贮制作过程，需要充足的准备和高效的协调，任何一个环节的任何一点疏漏都可能导致无法估量的损失。

再次强调一点，即苜蓿收割的那一刻，其营养价值已经决定，在这种情况下，如何将能量转化最大化、灰分最小化、发酵质量最优化，这将是苜蓿青贮制作过程应该非常关注的问题。