全株玉米青贮营养品质的紧实度效应

王旭哲，岳亚飞，张凡凡，马春晖

(石河子大学动物科技学院，新疆 石河子 832003)



全株玉米青贮营养品质的紧实度效应

王旭哲，岳亚飞，张凡凡，马春晖

(石河子大学动物科技学院，新疆 石河子 832003)

本研究旨在分析不同紧实度对全株玉米(Zea mays)青贮品质变化的影响，以便筛选出适宜的青贮紧实度。以新饲玉10号青贮玉米为材料，青贮装料密度设计为5个(350、400、500、600、700kg·m-3)，分别在青贮制作完成后1、3、5、7、9、15、30、50d取样，测定青贮料的干物质(DM)、粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、水溶性碳水化合物(WSC)和pH，并动态监测开窖后各处理青贮内部温度变化规律，同时对比开窖前后的相对饲喂价值(RFV)。结果表明，青贮时间和紧实度的交互作用仅对CP、ADF和pH有极显著影响(P<0.01)，对DM、NDF和WSC均无显著影响(P>0.05)。处理600kg·m-3的pH最低且CP含量最高；处理700kg·m-3的DM、WSC以及RFV值含量最高，NDF及ADF含量最低。处理600kg·m-3有氧暴露后稳定的时间显著高于其它处理(P<0.05)，达到100h。同时，有氧暴露时间与温度呈现出单调递增的趋势，且相关性显著(P<0.05)。随着紧实度的增大(350～600kg·m-3)，青贮饲料的品质增加，有氧稳定性提高；当紧实度为600kg·m-3时，品质较700kg·m-3变化不显著，600kg·m-3为最佳紧实度,建议采用。

紧实度；玉米青贮；营养品质

调制青贮饲料的目的就是最大限度地保持青贮原料原有的营养价值，并将营养物质的损失降至最低[1]。在青贮调制过程中，适当的青贮紧实度可以通过改变青贮饲料间的孔隙决定氧气穿透青贮饲料的程度[2-3]，进而改善青贮饲料的青贮品质[4-5]，随着紧实度的增加青贮牧草的pH可显著降低[6]，同时高密度青贮窖可有效降低干物质损失[7]。所以，紧实度的控制对青贮品质尤为重要[8]。但有关紧实度在青贮中的系统研究报道较少。在生产实践中，机械、填装作业、设施高度等因素均影响青贮紧实度的控制，同时实际操作中很少量化控制青贮的紧实度，缺乏可供参考的适宜范围，对青贮品质产生较大影响。因此，本研究设置不同紧实度的青贮处理，探究不同紧实度下全株玉米青贮品质的变化规律，同时结合有氧稳定性比较各紧实度下的全株玉米青贮品质，旨在选出合适的青贮紧实度从而为生产实践提供参考。

1　材料与方法

1.1材料

青贮原料：以玉米品种新饲玉10号(新疆农垦科学院作物所选育的早中熟品种)为青贮材料，其生长期为2015年4月10日-2015年7月20日(生长期101d)，乳熟末期至蜡熟初期刈割，当场切碎为1～2cm长的物料，待贮。测定全株青贮玉米水分和水溶性碳水化合物(WSC)含量分别为77.37%和18.77%，pH为4.91，粗蛋白(CP)含量为9.64%，中性洗涤纤维(NDF)为59.25%、酸性洗涤纤维(ADF)为47.16%。

青贮罐规格：直筒，直径19.4cm，高102cm，壁厚0.6cm，容积为30.2L，采用PVC管制作。

1.2方法

1.2.1试验设计试验地位于新疆石河子大学牧草试验站(44°20′N， 88°30′E，海拔420m)。将青贮装料密度即紧实度设为5个，分别为 350、400、500、600、700kg·m-3，每个紧实度3次重复。分别在青贮装罐完成后1、3、5、7、9、15、30、50d取样，青贮50d时开窖，每个时间点在各处理组的3个青贮罐分别取样，即3个重复，对青贮料的营养成分、WSC和pH进行分析，计算开窖当天各处理组的相对饲喂价值(RFV)，并在开窖后动态监测各处理青贮饲料的温度变化。

1.2.2测定方法干物质(DM)采用105 ℃烘干法测定[9]；NDF(%DM)和ADF采用范氏法(vanSoest)测定[10]；CP采用凯氏定氮法测定[10]；水溶性碳水化合物(WSC)采用蒽酮比色法测定[11]；pH利用酸度计(PHS-25，上海雷磁)测定；不同处理青贮饲料的温度采用多点式温度记录仪(i500-E3TW，玉环智拓仪器科技有限公司)动态监测，温度记录仪测量时间间隔设置为5min，每个处理放置3个温度探头。

RFV的计算公式[12]为:

RFV=DMI×DDM/1.29.

式中：DMI为干物质随意采食量(%BW)，DMI=120/NDF；DDM为可消化干物质含量(%DM)，DDM=88.9-0.779×ADF；ADF为酸性洗涤纤维含量；选择1.29是饲草DMI×DDM的参数值。

1.3数据处理

在Excel中作数据的基本处理，用SPSS17.0对各处理的DM、NDF、ADF、CP、WSC和pH以及有氧稳定时间进行方差分析，通过Duncan法对各处理间的差异进行比较。采用Origin8.0进行绘图并对开窖温度进行线性拟合。

2　结果与分析

2.1不同紧实度下全株玉米青贮营养品质变化

pH在青贮期内变化明显(表1)。青贮1d后，pH开始出现差异，随后的青贮过程中350和400kg·m-3的pH始终与其它处理差异显著(P<0.05)。青贮3d时，500、600和700kg·m-3处理的pH均降为4.00以下。青贮5d时，350kg·m-3处理的pH降至3.99，随后出现缓慢上升趋势。青贮15d时，400、500、700kg·m-3处理的pH均降至最低；400kg·m-3与除350kg·m-3处理外其余3个处理间差异显著(P<0.05)，而500、600和700kg·m-3处理间差异不显著(P>0.05)。在青贮50d时，处理350和400kg·m-3的pH与其它处理差异显著(P<0.05)且350kg·m-3的pH最高，为4.13，其余3组间差异不显著(P>0.05)，处理600kg·m-3的pH最低，为3.97。

青贮50d时，350kg·m-3的DM含量显著低于500～700kg·m-3(P<0.05)的，但400～600kg·m-3处理间无显著差异(P>0.05)(表1)。

在青贮过程的初期，各处理CP含量均缓慢下降，但随着青贮的进行，下降速度逐渐平缓，青贮3d时各处理间无显著差异(P>0.05)，15d后基本保持稳定。青贮50d时各处理间CP含量均差异显著(P<0.05)，且600kg·m-3的CP含量为7.71%，显著高于其它各处理的，350kg·m-3的CP含量最低，只有6.06%。

表1　青贮过程中不同紧实度下全株玉米青贮营养品质的变化Table 1　Change of the nutritional quality of whole-plant corn silage at different compactions during fermentation process

续表1

青贮时间Silagetime/d紧实度Compaction/kg·m-3DM/%CP/%NDF/%ADF/%WSC/%pH5035018.56c6.06e52.14a35.10a2.94c4.13a40019.17bc6.41d51.51ab32.12b4.24b4.08a50020.02ab6.69c50.23b31.83bc5.16b4.00b60019.60b7.71a50.45ab30.66cd4.61b3.97b70020.77a7.44b49.88b30.15d6.95a4.00bSE0.140.020.240.210.150.01

注：同列不同小写字母表示同一青贮天数各紧实度处理间差异显著(P<0.05)。

Note:Differentlowercaselettersforthesamesilagetimewithinthesamecolumnmeansignificantdifferencesamongdifferentcompactiontreatmentsat0.05level.

青贮青贮过程中，各处理NDF含量均呈现出下降趋势(表1)。青贮1d时，350和400kg·m-3的NDF含量显著高于处理700kg·m-3(P<0.05)，其余两个处理间差异不显著(P>0.05)。随后的青贮过程中，处理350kg·m-3的NDF含量始终显著高于700kg·m-3(P<0.05)，到青贮30d时各处理间差异均不显著(P>0.05)。青贮50d时，除处理350kg·m-3显著高于400和600kg·m-3处理(P<0.05)外，其余各处理间未表现出明显差异(P>0.05)，其中700kg·m-3的NDF含量降至最低，为49.88%。

随着青贮的进行，各处理组ADF含量呈现出下降趋势(表1)。青贮1d时，600kg·m-3的ADF含量显著低于其余处理的(P<0.05)，在随后的青贮过程中，除青贮30d后，500kg·m-3与350kg·m-3无显著差异外，处理350kg·m-3始终显著高于其余处理(P<0.05)。

在青贮的前15d，各处理WSC含量逐步下降，随后15-30d下降幅度加大，但30-50d趋于平缓。(表1)。青贮1d时，处理600和700kg·m-3的WSC含量均显著高于其余处理的(P<0.05)。但在青贮5、7、9、15d时，各处理间无显著差异(P>0.05)。在青贮的前15d，各处理WSC含量快速下降，但在青贮30d之后下降平缓。直至青贮50d时，处理700kg·m-3的WSC含量显著高于其它处理的(P<0.05)，其WSC含量为6.95%，处理350kg·m-3显著低于其它处理(P<0.05)，其WSC含量为2.94%。

2.2紧实度、青贮时间及其互作对全株玉米青贮营养品质的影响

青贮时间对于DM、CP、NDF、ADF、WSC和pH的变化均有极显著影响(P<0.01)(表2)，同时紧实度对于上述各指标也均有极显著影响(P<0.01)。但时间与处理的交互作用仅对CP、ADF和pH有极显著影响(P<0.01)，对DM、NDF和WSC均未产生显著影响(P>0.05)。

表2　青贮时间和紧实度对全株玉米青贮营养品质的影响Table 2　Effect of silage time and compaction on nutritional quality of whole-plant corn silage

注：*表示显著影响(P<0.05)，**表示极显著影响(P<0.01)，NS表示无显著影响(P>0.05)。

Note: *and**indicatesignificanteffectat0.05and0.01level,respectively,NSmeansnosignificanteffectat0.05level.

表3　青贮前后全株玉米营养品质对比分析Table 3　Analysis of nutritional quality of whole-plant corn befor and after the silage

注：同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note:Differentlowercaseletterswithinthesamerowmeansignificantdifferenceat0.05level.

2.3全株玉米青贮前后营养品质对比分析

对全株玉米青贮前后营养品质进行对比分析(表3)发现，在青贮开窖后各处理与青贮原料在DM、CP、NDF、ADF、WSC、pH和RFV均有显著差异(P<0.05)，且各处理DM、CP、NDF、ADF、WSC含量和pH均降低，RFV逐步上升。

通过比较开窖后各处理的RFV值(表3)发现，各处理的营养品质均与青贮原料的存在显著差异(P<0.05)，且随着青贮进程的推进，各处理的RFV值较青贮原料有所升高。处理350kg·m-3的RFV值显著低于其余处理(P<0.05)，而处理500、600、700kg·m-3间无显著差异(P>0.05)，且700kg·m-3的RFV值最大。

图1　不同紧实度青贮玉米暴露于空气下的有氧稳定性Fig.1　Aerobic stability of different compactionscorn silage exposed to air

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note:Differentlowercaselettersmeansignificantdifferenceat0.05level.

2.4紧实度对全株玉米青贮有氧稳定性的影响

有氧稳定时间为青贮饲料暴露于空气中的温度高于室温2 ℃时所需时间(h)[13]。处理350～700kg·m-3有氧暴露后稳定的时间分别为15、49、62、100、73h，且各处理间均差异显著(P<0.05)(图1)。

对各处理氧暴露时间与温度进行回归分析(图2)，结果表明，5个紧实度处理下全株玉米青贮的有氧暴露时间与温度存在相关性，二者关系表现出随着有氧暴露时间的延长，温度呈现线性递增的趋势且相关性显著(P<0.05)，二者关系为Y=0.002X+24.920(R2=0.768)，其中，X是有氧暴露时间，Y是温度。

图2　玉米青贮有氧暴露时间与温度之间的关系Fig.2　Relationship between oxygen exposure time andtemperature in corn silage

3　讨论

3.1紧实度对玉米青贮饲料品质的影响

pH能反映青贮饲料是否保存较好及其被腐败菌分解的程度，品质优良的青贮饲料pH为3.8～4.5[14]。紧实度和青贮时间对pH有极显著影响(P<0.01)，且随青贮时间的延长均呈现下降趋势。这是因为青贮初期各类微生物活动活跃，消耗了原料中的WSC，从而产生大量的酸，导致pH快速下降，这与杨云贵等[15]的研究结果一致。青贮3d时，500、600、700kg·m-3的pH均降为4.00以下。随着青贮紧实度的增加，pH逐渐降低，说明较大紧实度的pH相对较低[7]，600kg·m-3的pH最低，350和400kg·m-3的pH与其它处理差异显著(P<0.05)，其余3个处理间异不显著(P>0.05)。随着青贮紧实度的增大WSC含量的减少量逐渐降低，这是由于青贮初期青贮原料WSC含量较高，为乳酸菌提供了大量营养物质[16]，导致乳酸菌活动活跃，产生了更多乳酸，随着青贮紧实度的增大,pH能较快进入稳定状态，从而可尽早减少对WSC的消耗量[3,17]。

本研究中，各处理与青贮前相比，DM含量明显下降，由于青贮原料是在乳熟末期收获调制的，其含水量较高，作为青贮过程中微生物重要青贮来源的WSC的含量也高，被微生物利用后导致其最后DM含量损失相对较高。随着青贮紧实度的增大，DM含量的减少量逐渐降低，处理350kg·m-3的DM含量最小，这是由于高密度的青贮可减少呼吸损失和其它有氧损失[7,18]。

本研究在青贮的过程中，随着青贮时间的推移，各处理CP含量均较青贮原料有所降低，是由于青贮中的腐败微生物梭菌会分解原料中的氨基酸、含氮盐类(硝酸盐和亚硝酸盐)、嘌呤和嘧啶产生氨态氮，这些生物活动都会降低青贮蛋白的含量。但随着青贮紧实度的增大，CP含量减少量较小，是由于随着青贮密度的增加，饲料的孔性降低，氧气含量减少[3]，腐败微生物的生长减缓，从而CP的损失减少。

NDF和ADF含量越高，饲料营养品质越差。本研究中，NDF及ADF含量都有不同程度的降解，由于青贮初期存在部分产纤维素酶的微生物[19]，其消耗青贮中的营养物质产生纤维素酶导致ADF下降相对较快且NDF也有所下降，之后基本保持稳定。本研究中，随着青贮紧实度的增大，NDF及ADF含量的减少量逐渐降低，是由于青贮初期细胞呼吸和接下来的酶解过程容易导致碳水化合物分解，从而使不可消化组分的含量相对增加[20]。因此，WSC含量高的处理700kg·m-3比WSC含量低的350kg·m-3处理的NDF、ADF含量低，且与处理500、600kg·m-3间差异不显著(P>0.05)。综上所述，700kg·m-3的RFV含量最高。

3.2紧实度对玉米青贮饲料有氧稳定性的影响

本研究中，不同紧实度玉米青贮饲料的有氧稳定性存在显著差异(P<0.05)。随着青贮紧实度的增大，玉米青贮饲料的有氧稳定性时间逐渐延长。较高的青贮密度可提供较为稳定的pH环境，可抑制好氧微生物的生长[21]。因此，处理350kg·m-3有氧暴露后稳定的时间仅有15h，而处理600kg·m-3达到100h，显著高于其它处理(P<0.05)。但处理700kg·m-3的WSC含量较高，相对于处理600kg·m-3为好氧微生物创造了有利的生存条件，因此，600kg·m-3的有氧稳定时间长于700kg·m-3。直至最后一组处理暴露于空气中高于室温2 ℃时开窖结束。随着有氧暴露时间的延长，温度呈现出线性递增趋势(P<0.05)，正是由于开窖后随时间延长，好氧微生物的活动增强，其利用青贮底物产生水、二氧化碳和热量[22]。因此，温度随有氧暴露时间延长而上升。

4　结论

本研究中，不同紧实度对玉米青贮过程中pH、DM、CP、NDF、ADF、WSC、RFV含量变化以及开窖后有氧稳定时间均影响显著。综合比较，随着紧实度的增大(350～600kg·m-3)，青贮饲料的营养品质增加，有氧稳定时间提高。当紧实度达到600kg·m-3后，营养品质变化不显著，有氧稳定性最好。因此，600kg·m-3为最佳紧实度。同时，有氧暴露时间与温度呈现出线性递增的趋势Y=0.002X+24.920(R2=0.768)。

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(责任编辑武艳培)

Thecompactioneffectofnutritionalqualityofwholeplantcornsilage

WangXu-zhe,YueYa-fei,ZhangFan-fan,MaChun-hui

(CollegeofAnimalSciencesandTechnology,ShiheziUniversity,Shihezi832003,China)

Inthisstudy,thewholeplantcorn(Zea mays)silagenutritionalqualityatdifferentcompactionswasanalyzedtodeterminetheappropriatecompactionofsilage.ThetreatmentsusedXinsiyu10forsilagematerialswithfivecompactiondegrees(350, 400, 500, 600and700kg·m-3).SamplinganddeterminationoftheDM,CP,NDF,ADF,WSCandRFVofsilagesweredoneonthe1st, 3rd, 5th, 7th, 9th, 15th, 30thand50thdayafterensiling.Dynamicmonitoringofthetemperaturechangeofeachsilagetreatmentwasalsomeasuredafteropeningsilo.ResultsindicatedthatDM,CP,NDF,ADF,andWSCcontentandpHvaluefromcompactiondegreeofcornsilagedecreasedsignificantlythanbeforeensiling(P<0.05).Silagetimehadasignificanteffectonaboveindicators(P<0.01).Afteropeningsilo, 600kg·m-3hadthelowestpHvalue,whilethecontentofCPwasthehighest;DM,WSCandRFVof700kg·m-3treatmentwasthehighest,NDFandADFwasthelowest.Thestabletimeafterexposuretooxygenoftreatment600kg·m-3wassignificantlyhigherthanothertreatments(P<0.05),reaching100h.Atthesametime,therewasamonotonicincreasingtrendofoxygenexposuretimeandtemperature,andthecorrelationwassignificant(P<0.05).Withtheincreasingofchargedegreerange(350～600kg·m-3),thefermentationqualityofthesilagecorrespondinglyincreased.Whencompactiondegreereachingto600kg·m-3,thequalitydidnotchangesignificantly,suggestingthat600kg·m-3isthebestcompaction.

compaction;cornsilage;nutritionalquality

MaChun-huiE-mail:chunhuima@126.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0669

2015-12-01接受日期：2016-04-02

国家自然科学基金项目(31460637)；国家牧草产业技术体系(CARS35)

王旭哲(1991-)，男，吉林九台人，在读硕士生，研究方向为饲草生产与加工。E-mail:690953197@qq.com

马春晖(1966-)，男，新疆哈密人，教授，博士，研究方向为饲草生产与加工。E-mail:chunhuima@126.com

后生物生产层

S816.11;S513

A

1001-0629(2016)9-1893-08*

王旭哲，岳亚飞，张凡凡，马春晖.全株玉米青贮营养品质的紧实度效应.草业科学,2016,33(9)：1893-1900.

WangXZ,YueYF,ZhangFF,MaCH.Thecompactioneffectofnutritionalqualityofwholeplantcornsilage.PrataculturalScience，2016,33(9)：1893-1900.