发酵全混合日粮的研究进展

■张永根 张广宁 房新鹏 赵 超

（东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨150030）

随着我国奶牛养殖业向规模化、集约化、标准化养殖的方向转变，奶牛养殖业面临巨大挑战：畜牧业受耕地资源的制约，其发展使人畜争粮的矛盾日益突出；高精料饲养模式提高饲养成本；中美贸易战导致优质牧草价格上升；优质粗饲料资源短缺的问题将会长期存在，而且己经成为限制我国畜牧业发展的重要制约因素。因此，为了适应我国草食动物养殖业逐步向集约化、规模化发展的需要，调整畜牧业结构，降低我国养殖的饲料成本，充分利用和发掘农区潜在的非常规粗饲料资源，发展节粮型畜牧业己成为畜牧业能否可持续发展的关键。但由于非常规粗饲料水分高、适口性差、消化率低等存在的各种不足，限制了在畜牧行业中应用。TMR发酵技术广泛应用于日本，该技术是采用裹包，将一些高水分的农作物副产品与其他饲料原料混合后以TMR的方式进行青贮的一种奶牛饲喂新技术，该技术可延长饲料的保存时间，有效保持原料的营养价值，降低霉菌毒素，增强饲料的有氧稳定性，提高秸秆等粗纤维饲料的瘤胃降解率，改善瘤胃功能，成为我国畜牧养殖业一种新型饲喂技术[1]。

1 发酵全混合日粮的概念及加工工艺

发酵全混合日粮（Fermented total mixed ration,FTMR）是用裹包将一些高水分或者消化率低的农作物副产品与其他饲料原料混合后，用专业青贮打捆机压实，然后使用青贮裹包机利用塑料拉伸膜将其紧紧密封造成密封厌氧的环境，进行无氧发酵而制作出的营养搭配合理、能够长期贮存的日粮。发酵全混合日粮与普通全混合日粮相比，具有明显独特的优势。主要表现在：①减少TMR日粮中有害微生物数量及其新陈代谢产物；防止营养流失和腐败变质，饲料稳定性良好，可长时间存放。普通TMR有氧稳定性差，因其含水量较大，不宜长期存放。②适口性好，提高饲料的利用率。饲料经发酵产生的特别的酸香味，可增强奶牛的采食欲望，提高奶牛的采食量，提高饲料的利用率。③高效抑制引发二次产热发酵的酵母菌的生长繁殖，提高饲料的有氧稳定性。④可改良动物肠道内的微生物情况，帮助消化系统对饲料的充分消化和吸收；抑制病原菌，分泌抗菌活性物质。⑤发酵粗饲料及饼粕糟渣类原料，降低毒素含量，降低成本，改善适口性。促进菌群平衡，有利于营养物质的转化吸收。⑥便于贮存，方便运输。加工好的FTMR可以向周边的奶牛养殖牧场运送。非常规饲料FTMR加工工艺大致分为以下步骤：①原料预处理：将干草类粗饲料预切，同时将菌剂配置活化。②原料投放：根据TMR配方量将粗饲料和精饲料按照投料顺序投料到TMR搅拌机（斯达特），并在TMR中添加植物菌剂，将物料混匀搅拌。③产品裹包：将搅拌混匀的物料传送到打包裹膜设备中进行裹包。④入库发酵。

2 非常规饲料资源的现状及在FTMR中的利用

随着我国畜牧业迅猛发展，人们对动物性食品消费量也逐年增加，与此同时，畜产品生产资源的耗费量也呈现迅猛上升的趋势。饲料原料（如玉米、豆粕、粮食等）传统常规饲料的短缺及价格的升高己经满足不了畜牧业生产的发展，人畜争粮矛盾也日益严重。而我国的非常规饲料资源种类繁多，分布广泛，产量巨大，大部分不合理利用造成严重的环境问题。据报道[2]，我国每年生产的非常规饲料资源达10.87亿吨以上，其中每年生产6.7亿吨秸秆饲料，啤酒糟等各种糟渣类饲料在3 000万吨以上。但是，我国大部分非常规饲料利用率低或者未被开发，不但造成资源浪费，还污染了环境[3]。副产品通常经过干燥、粉碎后作为饲料原料可以在养殖业应用，但会导致产品成本升高，而且会损失部分营养成分，作为饲料进行商品化流通也存在局限性问题。已有大量研究表明，非常规饲料可替代部分粮食，降低生产成本，提高经济效益。因此，如果能合理的开发利用非常规饲料，可以在一定程度上解决我国饲料用粮不足这一限制我国畜牧业发展的问题，充分缓解人畜争粮的矛盾，保护环境。徐春城等[4]利用10%、20%、30%的咖啡渣作为饲料原料代替猫尾草和紫花苜蓿干草制作FTMR，研究表明FTMR发酵品质良好，其pH值和氨态氮含量低，乳酸含量高。贾春旺等[5]在青稞秸秆替代苇状羊茅的全混合日粮青贮试验研究中表明，TH5替代组显著提高了全混合日粮青贮的发酵效果。Liu等[6]在含有7.5%添加量的油菜秸秆的全混合日粮发酵效果最好。丁良等[7]利用笋壳替代全株玉米，研究表明其中15%组和25%组不仅有良好的发酵品质而且有氧稳定性高。发酵全混合日粮能有效保存含水量较大的啤酒糟饲料，并改善其发酵品质[8]。王勇等[9]用苜蓿、全株燕麦和小麦秸秆按不同比例替代全株玉米，研究结果表明TMR3有氧稳定性有所提高。发酵全混合日粮也能对蘑菇菌糠有效保存[10]。刘岩等[11]对含有啤酒糟的全混合日粮进行发酵品质及有氧稳定性的探究，FTMR在发酵7 d后表现出良好的发酵品质，并具有较高的有氧稳定性。

3 饲料添加剂在非常规饲料FTMR中的应用

FTMR制作过程中涉及饲料中微生物的发酵等过程,会直接影响饲料品质的好坏，故在发酵的加工制作过程中常使用添加剂对青贮过程进行调控。青贮添加剂可以用来提高青贮的营养物质，可以有效地促进青贮的发酵，改善青贮品质，提高饲料的有氧稳定性。根据青贮发酵的效果大致分为三类：①抑制性添加剂：可抑制青贮发酵过程中好氧微生物的活力及不良微生物的发酵，从而有效防止青贮腐败，最后起到保存饲料营养价值的目的。②促进性添加剂：可以促进乳酸菌对可溶性糖的发酵，主要有乳酸菌、酶制剂等。③营养性添加剂：能够适当改变饲料适口性，同时还可增加青贮饲料的营养物质。Liu等[6]在含有油菜秸秆的全混合日粮中添加植物乳酸菌和纤维素酶，明显改善TMR的发酵品质，提高了饲料的降解率。玛里兰等[12]研究表明添加复合菌、尿素和盐调制发酵TMR的效果最优，改善饲料的适口性。丁良等[8]评价布氏乳杆菌和双乙酸钠对西藏啤酒糟全混合日粮发酵品质和有氧稳定性，研究表明添加布氏乳杆菌和双乙酸钠均不同程度上降低了霉菌和酵母菌数量，双乙酸钠的效果优于布氏乳杆菌，可有效提高啤酒糟TMR有氧稳定性。在发酵全混合日粮添加糖蜜和乙酸青贮进行发酵，研究表明可在TMR中添加0.3%乙酸，既不影响发酵品质，也可提高其有氧稳定性。杨文艳等[13]探讨不同益生菌对发酵秸秆型全混合日粮营养成分的影响，试验结果表明酿酒酵母与枯草芽孢杆菌混合作为秸秆型全混合日粮保存剂，发酵时间为21 d 以内。国卫杰等[14]在FTMR 中添加不同水平的双乙酸钠(SDA)，研究表明添加0.3%SDA 为适宜水平，可以显著降低FTMR 的pH 值和NH3-N/TN 值。FTMR 在生产实践取用过程中接触空气，容易造成FTMR的好气性腐败，即二次发酵。二次发酵不仅增加了FTMR营养物质的损失，还会因产生腐败气味从而降低饲料的适口性。饲料中主要的微生物有乳酸菌、酵母菌、肠细菌、霉菌和其他好氧性细菌[15]，这些微生物严重影响着青贮有氧暴露期间的稳定性，降低了饲料的品质，进而影响到家畜的采食量和生产性能。因此，大量试验对提高FTMR的有氧稳定性进行了探究。研究证明在其他的青贮饲料中添加一定量的酵母菌、好氧性细菌和霉菌的添加剂，例如异型乳酸菌、有机酸等可以有效提高饲料的有氧稳定性。Kung等[16]和Jr等[17]报道有机酸如丙酸，具有很强的作用抗真菌特性，施用量为0.2%～0.3%新鲜草料重量，对玉米青贮饲料的稳定性有积极影响。Chen等[18]在粗饲料为基础的TMR中添加乳酸菌和丙酸可以改善饲料的发酵品质，提高了饲料的有氧稳定性。Lei等[19]在含有全株玉米青贮饲料的TMR中添加糖蜜和丙酸也提高了饲料的发酵品质及好氧稳定性。Danner等[20]试验证明在青贮中添加乙酸作为腐败的抑制剂增加有氧稳定性。Qiu等[21]在含有大麦秸秆的TMR中添加了乙酸和糖蜜，抑制了酵母菌生长，提高有氧稳定性。Yuan等[22]和Yuan等[23]通过在TMR中添加乙醇也显著提高了TMR饲料的有氧稳定性。青贮饲料中添加同型乳酸菌进行厌氧发酵产生乳酸降低pH，抑制不良菌的生长，但是降低了饲料的有氧稳定性。有研究表明在饲料中添加异型乳酸菌如布氏乳杆菌可以产生乙酸等有机酸抑制青贮饲料中的酵母菌和霉菌的生长，进而抑制好氧变质[24-26]。Wang等[27]利用布氏乳杆菌对TMR进行发酵，显著提高了TMR青贮的有氧稳定性。Nishino等[28]利用干酪乳杆菌和布氏乳杆菌显著提高了全混合日粮的有氧稳定性。

4 非常规饲料FTMR在反刍动物的应用

众多研究不仅表明FTMR可以有效保存非常规饲料的营养品质，而且对FTMR在反刍动物生产中的实际应用进行了大量的实验探究。Cao等[29]研究表明FTMR可以有效增加营养物质消化率，减少瘤胃甲烷排放和能量损失。周振峰等[30]研究表明，饲喂FTMR可以显著增加泌乳奶牛的干物质的采食量、提高产奶量，还显著提高粗蛋白和粗脂肪的表观消化率。王晶等[31]对泌乳末期的奶牛进行饲喂试验，结果表明饲喂裹包TMR与常规TMR相比，可显著提高产奶量和产奶效率。为了探索酵母全混合发酵日粮（FTMR）对杜湖杂交F1代羔羊的饲喂效果，马东升等[32]研究表明可以提高饲料的蛋白含量，促进羔羊生长，降低饲料成本，提高养殖效益。发酵全混合日粮饲喂湖羊还可显著降低饲养成本，同时可缓解肉羊养殖中冬春季饲料不足的现状[33]。FANG等[34]在4×4拉丁方中使用4只日本黑牛来评估用不同比例的苹果渣制备的发酵全混合日粮的饲喂效果，研究的结果表明苹果渣可提高青贮饲料的发酵质量提高反刍动物的适口性。糙米替代玉米对泌乳和消化的影。Miyaji[35]用糙米代替玉米的发酵全混合日粮饲喂奶牛，结果表明糙米代替玉米减少尿氮损失并提高氮利用率，但当奶牛饲喂40%的高精料日粮时会对奶产量产生不利影响。张广宁等[36]研究了不同发酵时间对全混合日粮的瘤胃降解特性以及小肠消化率的影响。结果表明，随着发酵时间的延长FTMR饲料的DM含量显著降低（P＜0.05）；随着发酵时间的延长，显著提高FTMR的DM、CP、NDF的瘤胃降解率（P＜0.05）和CP、NDF的快速降解部分（P＜0.05），同时发酵显著降低RUP 的小肠消化率（P＜0.05）。全混合日粮提高了DM、CP和NDF在瘤胃中的瘤胃降解率，15、30 d的FTMR各营养成分的瘤胃降解性较好；RUP的小肠消化率随发酵时间的延长开始逐渐降低，7 d之后降低最为明显。为了评价发酵全混合日粮的营养价值，张广宁等[37]应用康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系(CNCPS)和NRC(2001)模型评价了发酵合混合日粮的营养价值，结果表明：①随着FTMR贮存时间的延长，干物质(DM)含量显著降低(P＜0.05)，7 d之后含量趋于稳定；粗蛋白质(CP)含量差异不显著(P＞0.05)；可溶性蛋白质(SP)、非蛋白氮(NPN)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤木质素(ADL)、粗脂肪(EE)和粗灰分含量显著增加(P＜0.05)；中性洗涤不溶蛋白质(NDIP)、酸性洗涤不溶蛋白质(ADIP)和淀粉含量显著降低(P＜0.05)。②随着FTMR贮存时间的延长，非蛋白氮(PA)和快速降解真蛋白质(PB1)的含量显著增加(P＜0.05)；中速降解真蛋白质(PB2)、慢速降解真蛋白质(PB3)和不可降解蛋白质(PC)含量显著降低(P＜0.05)；CHO、中速降解碳水化合物(CB1)和缓慢降解碳水化合物(CB2)含量显著降低(P＜0.05)。③随着FTMR贮存时间的延长，瘤胃可降解蛋白质(RDP)含量显著增加(P＜0.05)，瘤胃能氮平衡(RENB)值显著降低(P＜0.05)。④第0、3、7 d和15 d的FTMR能提供有效维持水平总可消化养分(TDNm)和净能(NE)。由此可见，贮存15 d之前的FTMR能有效保持饲粮的营养物质，为瘤胃微生物生长提供更多的氮源和能量，有利于提高饲粮的利用率。张广宁等还进行了饲喂含湿玉米纤维饲料和玉米秸秆的发酵全混合日粮对泌乳中期奶牛生产性能的影响，尽管奶牛对发酵全混合日粮的干物质摄入量低于未发酵全混合日粮，但奶牛对采食发酵全混合日粮后，由于更高的饲料效率对奶牛的产奶量没有影响。奶牛对采食发酵全混合日粮对蛋白质、乳糖、总固形物和体细胞的浓度和产量没有影响。与未发酵全混合日粮相比，发酵全混合日粮对牛乳的乳脂浓度和产量都有提高。干物质采食量通常被认为是影响奶牛生产性能的最重要因素之一。与未发酵全混合日粮相比降低了干物质采食量，可能是因为乳酸和乙酸的百分比以及氨氮浓度与青贮饲料干物质的摄入量呈负相关，具有较高乳酸、乙酸和氨态氮浓度的发酵全混合日粮降低了TMR的干物质采食量的适口性。然而，与未发酵全混合日粮相比，奶牛采食发酵全混合日粮后表现出较低的干物质采食量，由于发酵全混合日粮较高的饲料转化率，没有影响产奶量，甚至提高了矫正乳产量。由于成分和组成的差异，较高的营养物消化率也能导致较高的产奶量。奶牛采食发酵全混合日粮提高了瘤胃中的乙酸浓度和摩尔比例，从而提高了奶牛采食发酵全混合日粮的乳脂浓度和产量。

5 小结

发酵全混合日粮作为畜牧养殖业的一项新的饲喂技术应用于家庭牧场或者中小型牧场，使一定销售半径中可以直接应用商品化下的全混合日粮成为可能。不仅为优质青饲料及非常规饲料资源的保存和利用提供了有效的方法，还可以显著提高反刍动物生产效率，改善动物产品质量，提高饲料的利用率；减少饲料的浪费，增加养殖户的经济收入；促进和推动畜牧业的健康发展。与TMR比较而言，FTMR需要人工或机械拆包饲喂费时费力，其次，FTMR 压实成块，流动性差，分发撒饲不方便。针对FTMR 存在不足，应进一步研究开发相配套的饲喂机械设备，充分发挥FTMR 的生产潜力，将这项新型奶牛饲喂技术推广开来，更高效地应用到生产实践中。