模拟降雨和风干对玉米青贮营养品质及有氧暴露期微生物数量的影响

刘立山， 郎 侠， 周 瑞， 王彩莲， 宋淑珍， 宫旭胤， 韦 胜， 吴建平，*

（1.甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所，甘肃兰州 730070；2.甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃兰州730070）

我国是世界第二大玉米种植国，每年玉米秸秆产量超过2亿t，占农作物秸秆总产量的39%以上（Zeng等，2007；Shi等，2002）。 合理开发利用玉米秸秆作为草食家畜优质粗饲料并提高其利用效率成为了发展节粮型畜牧业的重要研究内容。青贮可以使青粗饲料借助微生物活动和化学变化来较好的保存原料的营养物质（Te等，2002）。玉米秸秆青贮是北方目前来源最广泛、应用最普遍的一种反刍动物饲料，但是在北方大部分地区，由于青贮技术不成熟、畜牧业发展相对滞后，玉米秸秆一般会被丢弃、焚烧等，而且青贮饲料的腐败变质也造成了很大的资源浪费，同时不当的处理方式也对环境造成一定的污染。青贮过程中最直接的影响因素就是水分（周娟娟等，2016）。水分不足或者过量，均可导致不易压实，青贮饲料表层接触氧气，不良发酵的程度不断加剧，易引起发霉变质（贾春旺等，2016），减少可发酵物的数量，引起pH升高，营养物质流失（Chen等，2014）。青贮玉米秸秆原料的干物质含量应该在25%～35%（武得礼等，1999），有利于青贮调制成功。另外，在北方大部分地区，玉米收获季节降雨较多，给青贮调制带来了不变，而且影响青贮营养品质。人们在青贮调制时，针对青贮原料自身水分的含量等特性，通过添加不同的吸附剂来改善青贮品质（Yang等，2015；Zhang，2011；Kalscheur等，2004），但是鲜有自然降雨对青贮品质影响的研究。因此，本研究模拟降雨和风干，选择不同水分的玉米秸秆为青贮原料，测定青贮饲料的营养品质及有氧暴露期微生物数量的变化，探讨降雨和风干对青贮品质的影响以及青贮饲料的氧化稳定性，为指导生产实践提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料 试验选择蜡熟期收割的去穗玉米秸秆（豫玉22号，定西市临洮县八里铺镇种植），留茬高度10～15 cm，粉碎至1.5～2.0 cm后装填到青贮桶中。青贮发酵桶由20 L圆形旋盖式聚乙烯塑料桶改造而成，桶盖加装单向排气阀装置（Kartell，cod：418，意大利）；秸秆粉碎机（9Z-9A型青贮铡草对辊揉搓型，洛阳四达农机有限公司生产）；手动农用喷雾器（3WBS-20K型，台州市路桥奇勇农业机械有限公司生产）。实验室相关检测设备由甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所实验室提供。

1.2 试验设计 将粉碎后的玉米秸秆分为3组，RAIN通过人工喷水完成，每2 h喷洒一次，每次每吨玉米秸秆喷洒2 L水，一天喷洒3次，喷水由地窖收集雨水而来，DRY自然风干6 h，CON不作任何处理。青贮时将粉碎的秸秆人工装填到20 L的自制青贮发酵桶中，用脚最大限度的确保每桶青贮原料被压实压紧，并用胶带密封桶盖，密封标记后于室温（15～25℃）避光保存，每组制作30个青贮发酵桶，发酵50 d。每组分别随机选取3桶采样，检测青贮饲料的营养品质（化学成分、发酵参数、微生物数量）。青贮第50天模拟开窖，打开所有剩余的青贮桶，同时在发酵桶模拟开窖后第 0（开窖当天）、1、3、7、15 天随机选取3桶采样分别检测微生物数量。采样时，去掉青贮桶最上层5 cm和最底层5 cm的青贮饲料，均匀混合后，按梁瑜等（2012）的几何采样法取样处理并测定。

1.3 测定方法 青贮饲料中的干物质含量（DM）、粗蛋白质（CP）按照张丽英（2003）的方法测定；酸性洗涤纤维 （ADF）和中性洗涤纤维（NDF）含量采用 Van Soest等（1991）的方法测定；水溶性碳水化合物（WSC）含量测定采用蒽酮比色法（Dubois等，1956）；青贮饲料中 NH3-N 含量使用苯酚-次氯酸钠比色法测定 （Broderick等，1980）；pH 用 pH 211型精密 pH 计 （HAN-NA）测定，乳酸（LA）、乙酸（AA）、丙酸（PA）和丁酸（BA）含量使用高效液相色谱法测定 （丁良，2016）；微生物数量采用平板计数法（万学瑞等，2016）进行计数，酵母菌、霉菌、乳酸菌分别用MRS培养基、高盐察氏培养基、麦芽糖浸粉琼脂培养基进行培养。

1.4 统计分析 利用Excel软件进行数据整理，SPSS Statistic19.0软件包进行方差分析和多重比较，结果用平均值±标准差表示，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 玉米秸秆青贮前化学成分分析 玉米秸秆青贮前化学成分检测结果见表1，风干组DM含量分别较对照组和模拟降雨组提高10.3%、18.5%（P＜0.05）；对照组CP含量分别较风干组和模拟降雨组高 0.04%、0.05%（P ＞ 0.05），WSC 含量分别较风干组和模拟降雨组提高0.07%、0.11%（P＞0.05）；风干组ADF含量分别较对照组和模拟降雨组降低0.26%、0.30%（P＞0.05）；模拟降雨组NDF含量分别较对照组和风干组降低0.67%、0.74%（P ＞ 0.05）。

表1 青贮前化学成分（干物质基础）%

2.2 玉米秸秆青贮后化学成分分析 玉米秸秆青贮后化学成分检测结果见表2，风干组DM含量分别较对照组和模拟降雨组提高10.2%、16.52%（P＜0.05）；对照组CP含量分别较风干组和模拟降雨组提高 0.39%、0.43%（P ＜0.05），而 NDF含量分别较风干组和模拟降雨组降低（P＜0.05）1.87%、1.64%；模拟降雨组ADF含量分别较对照组和风干组低1.20%、1.77%（P＞ 0.05），WSC 含量分别较对照组和风干组降低2.81%、1.63%（P＜0.05）。

表2 青贮后化学成分（干物质基础）%

2.3 玉米秸秆青贮后发酵品质分析 玉米秸秆青贮过程中发酵品质见表3，对照组pH分别较模拟降雨组和风干组降低 0.74、0.48 （P＜0.05），乳酸和乙酸含量分别较模拟降雨组和风干组提高2.39%、0.95%（P ＜ 0.05） 和 0.31%、0.13%（P ＜0.05）；NH3-N分别较模拟降雨组和风干组降低0.08%、0.05%（P ＜ 0.05）；对照组未检测到丙酸和丁酸的存在，模拟降雨组丙酸和丁酸含量分别为0.17%和0.08%，风干组未检测到丙酸的存在但丁酸含量为0.04%。

表3 青贮过程中发酵品质

2.4 玉米秸秆青贮有氧暴露期微生物数量分析玉米秸秆青贮有氧暴露期微生物数量检测结果见表4，模拟开窖当天，对照组和风干组均未检测到霉菌，模拟降雨组霉菌为2.10（lg cfu/g），对照组乳酸菌显著高于其他两组（P＜0.05），酵母菌显著低于其他两组（P＜0.05）；有氧暴露第1天时，风干组检测到霉菌含量为1.98（lg cfu/g），显著低于模拟降雨组（P＜0.05）；有氧暴露第3天时，对照组检测到霉菌含量为2.16（lg cfu/g），显著低于模拟降雨组（P＜0.05），但和风干组无显著差异（P＞0.05）；有氧暴露第7天时，模拟降雨组酵母菌和霉菌含量均显著高于其他两组（P＜0.05），乳酸菌显著低于对照组（P＜0.05），与风干组无显著差异（P＞0.05）；有氧暴露第15天时，对照组酵母菌和霉菌含量分别为6.08和5.09（lg cfu/g），显著低于其他两组（P ＜ 0.05），乳酸菌含量为 6.41（lg cfu/g），显著高于其他两组（P＜0.05）。

表4 青贮有氧暴露期微生物数量lg cfu/g

3 讨论

3.1 模拟降雨和风干对玉米秸秆青贮品质的影响 水分是调制优质青贮饲料的关键影响因素（周娟娟等，2016）。 Calabr等（2005）在对燕麦干草的研究中发现，晒制风干过程中，随着水分的挥发流失，CP呈现下降趋势 ，而NDF显著增加。水分过低，饲料的适口性就越差，消化率就会降低，水分过高，会因为排汁或者腐败而难以获得优质的青贮饲料，随着原料水分含量的下降，其WSC和CP、NDF含量也略微降低（李真真等，2016）。本研究表明，降雨和风干直接影响玉米秸秆的DM含量，降雨显著升高了水分含量，在青贮制作装填压实时容易出现排汁的现象，营养物质随水分而流失。风干显著降低了水分含量，在青贮制作装填压实时不易压实排出空气，微生物的呼吸作用会消耗WSC和CP等营养物质，风干的时间越长，消耗的营养物质就越多，这与邬彩霞（2015）和杜晋平（2010）等研究结果相似。一般来说，pH高低可以反映出青贮品质的好坏，在青贮饲料的发酵过程中，乳酸发酵可以降低pH，乳酸含量升高，进而抑制其他好氧微生物的生长。本研究中，对照组pH最低（3.80），乳酸含量最高（3.44%），乳酸发酵彻底，相应的NH3-N含量降低，且未检测到丙酸、丁酸的存在，说明乳酸发酵抑制了其他微生物的生长，从而降低了好氧微生物的代谢产物，提高了青贮的营养品质，以上结果与吕建敏（2005）和 Yahay（2002）等研究结果相似。降雨和风干组不仅造成了营养物质的流失，同时也改变了青贮发酵的产物含量，导致青贮营养品质降低。

3.2 模拟降雨和风干对玉米秸秆青贮有氧暴露期微生物数量的影响 青贮饲料开窖后，由于表面与空气接触，大量好氧微生物的活动变得活跃，青贮饲料的好氧变质启动，腐败进程开始。好氧微生物大量繁殖，利用有机酸、水溶性碳水化合物和蛋白质，导致乳酸、水溶性碳水化合物等含量下降，pH和氨态氮含量升高（王旭哲，2017），这与本研究结果相似。本研究发现，随着有氧暴露期的延长，各处理组酵母菌和霉菌数量明显上升，乳酸菌数量明显降低，青贮过程也就是微生物生长代谢的过程，其中乳酸菌的生长繁殖尤为重要，模拟降雨组和风干组霉菌和酵母菌数量均比对照组显著升高 （P＜0.05），而乳酸菌数量显著降低（P ＜ 0.05），这与 Shi（2015）和 Spadaro（2015）等研究结果相似。 Cavallarin等（2011）报道，在集约化养殖场青贮开窖15 d后，青贮饲料表层就会有霉菌生长并出现黄曲霉毒素，表明氧化腐败就已经开始。青贮开窖后氧气的进入刺激了酵母菌的生长，同时充足的糖类为酵母菌生长提供能量，抑制了乳酸菌的生长，致使乳酸菌数量开始下降。本研究除对照组在有氧暴露第3天检测到霉菌外，其余两组在有氧暴露期均检测到霉菌，这可能与青贮制作时，装填的紧实度有关，没有有效的排出空气，另外试验中青贮桶的容量大小也是影响微生物数量的因素之一。

4 结论

综上所述，模拟降雨和风干直接影响了玉米秸秆的水分含量，导致青贮过程中营养物质的流失，青贮品质下降，并且影响开窖后青贮饲料的保存。因此，降雨和风干对青贮调制均有不利的影响，青贮制作时应该保证适宜的水分，快速装填，避免延迟装填。