青贮玉米与饲用大豆混配的饲用品质比较

薛恩玉，赵熠荣，蒙 何，许敬山，丁 亮，姜 妍，王绍东

（1. 黑龙江省农业产业发展与对外经济合作中心, 黑龙江 哈尔滨 150036；2. 东北农业大学农学院, 黑龙江 哈尔滨 150030；3. 汤原县农业技术推广中心, 黑龙江 佳木斯 154700；4. 黑龙江省烟草公司牡丹江烟叶公司, 黑龙江 牡丹江 157009）

东北地区是我国的主要粮食产区，玉米 (Zea mays) 和大豆 (Glycine max)占有重要地位，播种面积大且资源丰富，促进了当地畜牧业的发展。大豆是具有饲用潜力的豆科植物之一[1]，2020 年我国累计进口大豆1.003 3 亿t，首次超过1 亿t，大量进口大豆加工为豆粕作为畜牧业生产的重要饲料原料，因此，研究本土大豆的饲用价值并推广利用，对减少大豆进口依赖度和高蛋白饲料短缺问题具有一定的现实意义。

豆科植物具有蛋白质含量高、粗纤维含量较低、营养价值全面、适口性好、家畜消化率高等特点，大豆作为饲草，其产量也远高于其他豆科饲草，因此，大豆作为优良饲草的开发和利用尤为重要和必要。饲用大豆因其蛋白质和维生素含量较高被认为是家畜较好的饲料资源，但其水溶性碳水化合物含量低，蛋白质含量高，缓冲能高，阻碍青贮过程中pH 的迅速下降，导致自然发酵中抑制乳酸菌的繁殖，单独青贮往往难以成功[2-4]，且丁酸含量升高，产生难闻气味，适口性下降[5]。已有研究发现，与豆科植物或大豆饲草单独发酵相比，共青贮是一种提高青贮品质、增强发酵系统稳定性的可行方法[6]。

禾本科牧草水溶性碳水化合物含量比较高，以一定比例混配后，可有效改善发酵菌群结构，提高青贮品质[7]。其中，青贮玉米是最理想的饲料作物，素有“饲料之王”的美誉[8]。通过青贮玉米与大豆混合青贮的方式，可增加青贮原料中水溶性碳水化合物的含量，从而为青贮提供适宜的发酵底物，同时也解决了青贮饲料中蛋白质低的问题，缓解了对大豆的进口需求。现有的研究多为玉米和苜蓿(Medicago sativa)[9]、甜 菜(Beta vulgaris)根[10]和 苎麻(Boehmeria nivea)[11]等作物混合青贮，并且取得了一定的进展，而对青贮玉米和不同饲用大豆品种的不同比例混配后饲用价值的研究较少，本研究基于东北农业大学农学院大豆品质生物学遗传改良与加工利用课题组已研究的青贮玉米品种品质比较的试验结果，选用目前东北地区青贮玉米种植比较广泛的综合饲用品质性较高的主栽品种‘金岭青贮10 号’为试验材料，与3 个大豆品种(系)进行不同比例混配的饲用品质试验，采用方差分析和综合多指标决策分析方(technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS)对饲用品质指标进行综合分析，初步评价青贮玉米与饲用大豆不同比例混配的饲用品质和饲用价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试青贮玉米品种为‘金岭青贮10 号’(乳熟末期)，饲用大豆品种选用与青贮玉米乳熟末期相遇的3 个不同时期的大豆品种(系)，其品种特性和主要饲用品质如表1 所列。

表1 供试饲用大豆品种(系)特点Table 1 Characteristics of forage soybean varieties (strains)

1.2 试验设计

试验在东北农业大学校区的试验基地内进行，土壤为黑土，土层深厚，土壤肥沃，排灌条件良好。试验采用完全随机区组设计。待青贮玉米和饲用大豆品种生育期相遇时进行取样，将新鲜的饲用大豆和青贮玉米分别用铡草粉碎机(400 型)粉碎，称量其鲜重后，青贮玉米与不同饲用大豆分别按照质量比0 ∶ 4、1 ∶ 3、2 ∶ 2、3 ∶ 1 和4 ∶ 0 混合处理，每个处理3 次重复，用干燥箱65 ℃烘干至恒重称重，再用小型高速粉碎机粉碎，过孔径为0.425 mm 筛后，进行主要饲用品质指标的测定。

1.3 试验方法

1.3.1主要饲用品质指标

每个处理的粗蛋白质(crude protein, CP)含量参照GB/T 6432-2018 饲料中粗蛋白质的测定；中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)含量参照GB/T 20806-2006 饲料中中性洗涤纤维的测定；酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)含量参照NY/T 1459-2007 饲料中酸性洗涤纤维的测定。

1.3.2 饲用价值指标

1) 干物质采食量 (dry matter intake, DMI)：用粗饲料DMI 占体重的百分比或代谢体重的百分比表示。

2) 可利用能指标：粗饲料可利用能的形式有可消化干物质(digestible dry matter, DDM)、体外干物质消化率(in vitro dry matter digestibility, IVDMD)预测、总可消化养分(total digestible nutrients, TDN)含量的预测[11]，计算公式如下：

3) 相对饲喂价值(relative feed value, RFV)：根据美国饲草和草原理事会下属的干草市场特别工作组提出的RFV 计算方法，分别比较不同饲料间的饲用品质和预计采食量，由于DMI 和DDM 的相关性不高，RFV 可由其预测值计算得出。

式中：1.29 为基于大量动物试验数据所预期的盛花期苜蓿DDM的采食量[12]。

1.4 数据处理

采用Excel 2016、SPSS 26.0 和Rstudio 4.0 软件对试验数据进行统计分析，结果以平均值 ± 标准误表示。

2 结果与分析

2.1 主要饲用品质指标分析

不同饲用大豆品种(系)的CP 和NDF 在不同混配比例下存在显著差异(P ＜0.05), 不同品种(系)CP 在同一混配比例中存在显著差异 (P ＜0.05), 混配比例和不同品种的单因素及交互作用对CP 的影响存在极显著差异 (P ＜0.01) (表2)。同一饲用大豆(系)，CP 含量在随着饲用大豆混配比例的增加而逐渐 增 加。同 一 混 配 比 例 下，‘HZ8009’在3 ∶ 1 下CP 含量显著 (P ＜0.05) 高于‘黔豆7 号’和‘中黄16’；在0 ∶ 4、1 ∶ 3、2 ∶ 2 下，‘中黄16’的NDF 和ADF 显著(P ＜0.05) 高于‘HZ8009’和‘黔豆7 号’。不同混配比例下，各个品种的单配饲用大豆0 ∶ 4 CP 含量最高，‘HZ8009’的单配NDF 和ADF 含量最低。通过不同品种比较分析，‘HZ8009’的CP 含量较高，NDF 和ADF 含量较低，营养价值高于其他两个品种。综上可知，青贮玉米和饲用大豆进行混配后可以提高饲料整体饲用价值，不同程度地实现了两种饲料原料特性的优势互补。

表2 青贮玉米和饲用大豆不同混配比例对主要饲用品质的影响Table 2 Effect of different mixing ratios of silage corn and forage soybean on the main feeding qualities

2.2 饲用价值指标分析

DMI、DDM、RFV、IVDMD 和TDN 在饲用大豆品种间存在极显著差异 (P ＜0.01)，DMI、IVDMD、RFV 在不同混配比例间也存在极显著差异(P ＜0.01), DDM 和TDN 在不同比例中差异不显著 (P＞0.05) (表3)。混配比例和品种的交互作用对混合青饲料的饲用价值指标的影响较单因素影响小，DMI、DDM 和TDN 差异达到显著水平(P ＜0.05)，而RFV、IVDMD 差异不显著(P ＞0.05)。

表3 青贮玉米和饲用大豆不同混配比例对饲用价值指标的影响Table 3 Effect of different mixing ratios of silage corn and forage soybean on the feed value index

美国饲草和草地协会根据干草市场需求，制定了豆科与禾本科混播饲草的6 个等级，其中DMI,DDM, RFV 越高，代表营养价值和饲喂价值越好。当青贮玉米和大豆进行混配后，大多数样品的DMI为1.9%～2.1%，处于第3 级，DDM 在为56%～65%，RFV 为85～110。当 混 配 比 例 为2 ∶ 2 时，其DMI、DDM 和RFV 在3 种饲用大豆中均处于较小数值；当混配比例为3 ∶ 1 时，其DMI、DDM 和RFV 的数值相对较高。IVDMD 和TDN 是衡量饲料营养物质可消化性的尺度，同时也是评价饲料营养价值的重要指标，数值越高，代表消化性和适口性越好，当混配 比 例 为3 ∶ 1 时，除‘黔 豆7 号’的TDN 含 量 较 低外，其余两个混配品种的IVDMD 和TDN 的数值都相对较高，整体来说，3 个饲用大豆品种的饲用价值为‘HZ8009’ ＞ ‘黔豆7 号’ ＞ ‘中黄16’。

2.3 熵权TOPSIS 法评价饲用价值

根据各指标变异程度的大小来确定权重，RFV、CP、ADF 和NDF 的权重依次为28.94、14.99、26.99 和29.08，在利用R 包“TOPSIS”中相关函数得到饲料饲用品质的综合得分，以饲用品质的综合得分为横坐标，以干物质量DM 为纵坐标做二维散点图(图1)，结果显示，Ⅰ区内干物质量高于中位数，但饲用品质综合得分较低，青贮玉米和中黄16 的不同质量混配比主要位于此区域，Ⅱ区内干物质量和饲用品质综合得分都较低，青贮玉米和‘黔豆7 号’的不同质量混配比位于此区域，Ⅲ区内干物质量和饲用品质综合得分都高于中位数，青贮玉米位于此区域，Ⅳ区内饲用品质综合得分高于中位数但干物质量低于中位数，青贮玉米和‘HZ8009’的不同质量混配比主要位于水平虚线附近代表干物质量处于中位数水平，饲用品质较高。

图1 饲草产量与饲用品质的TOPSIS 综合评价Figure 1 Comprehensive evaluation of forage yield and quality based on TOPSIS

3 讨论

3.1 青贮玉米与饲用大豆混配的主要饲用品质分析

CP 反映饲料中含氮物质总量，是饲料营养价值评定的基础指标，也是家畜不可缺少的营养物质，其含量越高代表饲料品质最好，NDF 对维持瘤胃正常的发酵功能有重要意义，但过高的NDF 则会对干物质采食产生负效应[13]，ADF 的含量与养分消化率和N 平衡呈显著线性负相关关系[14]，玉米秸秆用作动物饲料时，主要存在消化率低、摄入量少以及秸秆中的蛋白质含量低等问题[15]，单独青贮无法满足牲畜的营养需求，本研究中，随着全株大豆比例增加，CP 含量升高，NDF 含量减少，代表消化率和适口性变好。相比于青贮玉米，添加了饲用大豆的混合青贮饲料的ADF 含量变化不大，但NDF 含量变化明显，推测主要是半纤维素的含量产生了变化，半纤维素是完全可以被反刍动物所消化的，在青贮过程中也容易被青贮微生物利用[16]，表明混配饲用大豆后可提高半纤维素含量。

豆科作物CP 含量高，NDF 含量低，在添加了禾本科青贮玉米作物后，有利于CP 含量和碳水化合物等养分的均衡，在青贮玉米和不同饲用大豆不同质量配比下，营养含量也在变化。实际生产中，青贮玉米的生物产量远超于豆科作物，且青贮玉米水溶性碳水化合物含量高有利于发酵，在保证饲用营养价值的同时也应适当加大玉米比例，青贮玉米和‘HZ8009’的质量混配比为3 ∶ 1 时最适宜。

3.2 青贮玉米与饲用大豆混配的饲用价值分析

随着饲用大豆添加比例的增加，有提高混合饲料中DMI、DDM 的趋势，表明饲用大豆的添加改善了青贮玉米的品质，且两者变化趋势一致，即消化率高则采食量高，反之则采食量低，其结果与许贵善等[17]的研究结果一致，RFV 是饲料中ADF 和NDF的综合反映，是评价粗饲料的一项重要指[18]，RFV ＞100，说明该粗饲料营养价值整体较好，且RFV 越大说明粗饲料营养价值越高，在青贮玉米的不同品种混配比例中，‘HZ8009’的RFV 值总显著高于其余两个饲用大豆品种，表明‘HZ8009’品种的饲用价值高，且当质量混配比为3 ∶ 1 时，RFV 值高于其他混配比例。有研究指出，根据RFV 仅能粗略判断饲料的总体营养价值，没有考虑到纤维消化率的影响，因此具有一定的局限性[19]，应结合IVDMD 和TDN 来分析。IVDMD 和TDN 是反映粗饲料消化率和牲畜吸收能力的重要指标，IVDMD 和TDN 值越高，代表粗饲料品质越好。有研究表明IVDMD 与NDF 含量呈极显著负相关关系[20]，即饲料的IVDMD随NDF 含量的升高而降低，同时TDN 与饲草的ADF 有关[6]，一般当ADF 降低时，则TDN 增加。本研究中，随着全株饲用大豆添加比例增加，NDF 含量变化趋势与IVDMD 相反，ADF 含量变化趋势也与TDN 相反，与前人研究结论一致。本研究中IVDMD 和TDN 根据袁翠林等[12]的预测公式进行预测，有一定的偏差和限制，但对判断饲料的饲用价值仍具有参考性。随着饲用大豆比例的增加，CP 含量显著增加，NDF 含量、DMI、IVDMD 无显著性变化，ADF 含量增加，DDM 和TDN 含量减少，RFV 先减少后增加，且不同饲用大豆品种与玉米混配时存在一定差异。总体上，当青贮玉米‘金岭青贮10’和饲用大豆‘HZ8009’的混配质量比为3 ∶ 1 时，饲用价值较高。

3.3 基于TOPSIS 的综合分析

饲草品种资源的饲用价值不仅取决于营养指标，同时也取决于生物产量的高低，而评价饲料产量和营养价值的指标很多，很难根据单一的指标的优劣去判断饲料的优劣，所以需要根据熵权法计算出每个指标所占的权重，并根据因子权重和隶属函数法来对其进行综合判断[21]，熵权TOPSIS 分析以CP 和RFV 为极大值指标，以NDF 和ADF 为极小值指标，通过正向化、标准化和归一化对不同处理进行饲用价值综合评价。从中筛选中最优的品种组合的最佳混配比例，通过这种方法可以更加明确、客观地反映出不同品种不同比例青饲料的饲用品质综合表现[22]。在此基础上，依据生物产量和饲用品质综合得分做出二维散点图，可直观地观测出青贮玉米‘金岭青贮10’和‘HZ8009’的比值为2 ∶ 2 和3 ∶ 1时其饲用品质综合得分较高。

4 结论

青贮玉米与饲用大豆的配比组合充分发挥青贮玉米的饲草产量高、饲用大豆的粗蛋白含量高等营养特点，两者达到优势互补，使产质量和饲用价值同步提高。随着饲用大豆混配比例的增加，不同处理间饲用品质与饲用价值指标差异明显，当质量混配比为3 ∶ 1 时，营养价值与饲用潜力最高，且品种间差异显著。利用熵权TOPSIS 法评价饲用价值，以及综合生物产量指标，‘金岭青贮10’和‘HZ8009’的质量混配比例为3 ∶ 1 时，饲用价值最高，可以将其作为优质饲草混配原料进行下一步动物试验研究。