青贮玉米与大豆秸秆混合比例及添加剂对青贮品质及微生物数量的影响

丁 婉 邢宝龙

（山西农业大学高寒区作物研究所，山西 大同 037008）

青贮玉米（Zea mays）是我国广泛应用的主要优质饲料作物，具有生物产量高、适口性好、营养成分丰富等优势［1］，且因本身附着乳酸菌较多而易青贮成功［2］。近年来，随着国家粮改饲政策的实施和推广，饲料需求也不断上升。晋北地区粗饲料资源丰富，在大力推广大豆（Glycine max）生产的过程中，同时产生了大量秸秆，秸秆直接焚烧或堆积田间地头不仅浪费生物燃料，还会造成严重的环境污染［3］。已有研究表明，大豆秸秆与禾本科作物混贮可以提高其青贮效果［4］。罗燕等［5］研究表明，将多花黑麦草与大豆秸秆以8∶2和7∶3的比例混贮可有效解决大豆秸秆难以青贮问题，提高适口性和利用率。刘海燕等［6］研究发现，全株大豆单贮无法达到优质青贮饲料标准，将全株大豆与玉米秸秆按照1∶1的混合比例青贮可使乳酸含量提高34.65%，乙酸含量和pH值显著降低（P＜0.05）。另有研究证实，青贮玉米和豆科植物混合青贮方式利于青贮原料间养分互补，提高青贮饲料的营养价值和饲用价值［7-9］。为了减少养分损失，提高青贮发酵品质，在青贮时加入合适的添加剂进行加工调制是当前保证青贮质量的有效方式［10-11］。例如，添加布氏乳杆菌不仅能产生乳酸和乙酸，同时还能有效抑制酵母菌和霉菌的滋生，提高有氧稳定性。

目前，关于混合青贮已有诸多研究［12-13］，但有关青贮玉米与大豆秸秆混合比例及添加剂对青贮影响的研究尚鲜见。因此，本试验以全株玉米和大豆秸秆为原料，按不同比例进行混合，并添加布氏乳杆菌（Lactobacillus buchneri，LB）制备成青贮饲料，分析混合比例和添加剂对青贮玉米与大豆秸秆青贮发酵品质、微生物数量的影响，并进行感官评价，以提高大豆秸秆利用率，验证青贮玉米与大豆秸秆混合利用的可行性，筛选出最适宜的混合比例，获得优良的青贮饲料，旨在为青贮玉米与大豆秸秆混合青贮及丰富饲草资源提供理论依据和科学指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于山西省朔州市毛皂乡山西农业大学高寒区作物研究所试验基地（112°34′～114°34′E，39°03′～40°44′N，平均海拔1 040 m），该地处于北方农牧交错带，属大陆性季风气候，年平均气温6.4 ℃，多年平均降水量437 mm，无霜期120 d。

1.2 试验材料

试验所选乳熟期的全株玉米和鼓粒期的春大豆秸秆由山西农业大学高寒区作物研究所提供。布氏乳杆菌为粉状活菌制剂，活菌数为1×105CFU·g-1，由山东宝来利来生物工程（泰安）股份有限公司提供，青贮原料营养成分如表1所示。

表1 青贮前青贮玉米和大豆秸秆的营养成分含量Table 1 The nutrition components content in silage maize and Soybean straw before ensiling/%

1.3 试验设计

试验所用原料于2020年9月在山西农业大学高寒区作物研究所试验地收获，在阴凉处凋萎至含水量60%～70%左右，切割成1～2 cm小段，分别按照10∶0（T0）、8∶2（T2）、6∶4（T4）、4∶6（T6）、2∶8（T8）、0∶10（T10）的质量比将玉米和大豆秸秆混合均匀。每个混合比例分别设置对照组（CK组，添加等量无菌水）和布氏乳杆菌接种组（LB 组，添加量为1×105CFU·g-1）两个处理，每个处理3 次重复，将每组所用菌粉溶解至100 mL 无菌水中，均匀喷洒在青贮饲料上，制成样品。将样品混合均匀后装填至聚乙烯真空袋内，每袋500 g，抽真空密封，室温下避光存放，青贮60 d后取样分析。

1.4 测定指标和方法

1.4.1 感官评定 按照德国农业协会（Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft，DLG）青贮质量感官评分法及等级标准，根据气味、结构、色泽3方面进行评定，满分为20 分，16～20 分为优良，10～15 分为尚好，5～9 分为中等，0～4分为腐败［14］。

1.4.2 常规营养成分分析 原料及青贮饲料干物质（dry matter，DM）含量采用烘干法测定［15］，粗蛋白质（crude protein，CP）含量采用FOSS8400 型全自动凯氏定氮仪（丹麦福斯分析仪器公司）测定［16］，中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）与酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）含量采用范氏纤维测定法测定［17］，水溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate，WSC）含量用蒽酮比色法测定［18］。

1.4.3 发酵品质分析 使用PHS-2C 精密酸度计（上海精密科学仪器有限公司）测定pH 值［19］，使用高效液相色谱测定有机酸含量［20］，氨态氮（ammonia nitrogen，NH3-N）含量采用苯酚-次氯酸比色法测定［21］。

1.4.4 微生物数量的测定 青贮60 d后，称取20 g青贮鲜样于180 mL无菌生理盐水（8.5 g·L-1NaCl）中，在摇床上震荡30 min，将此溶液再适度稀释后，分别取100 μL 在培养基上涂布均匀，采用平板计数法［22］测定微生物数量。其中乳酸菌采用乳酸菌固体（De Man，Rogosa and Sharpe，MRS）培养基，酵母菌和霉菌采用孟加拉红培养基，均在30 ℃培养48 h 后对活菌进行有效计数［23］。

1.5 数据处理

采用Excel 2013 对试验数据进行处理，SPSS 23.0软件进行方差分析，多重比较采用Duncan 法，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 青贮饲料的感官评定

从气味、质地和色泽等方面对青贮饲料进行感官评定。结果如表2 所示，在气味方面，T10CK 组有轻微的酸味，其余处理组均有芳香味；质地和色泽方面，T0、T2、T4、T6、T8 组均质地柔软、易分离，茎叶结构基本保持原状，色泽为黄绿色，而T10组的青贮饲料质地较差，无蓬松感，颜色呈黄褐色。综合分析，大豆秸秆单贮感官评价最差，青贮玉米单贮和青贮玉米与大豆秸秆混贮效果较好，且LB组的青贮饲料感官评价优于CK组。

表2 混合比例和添加剂对青贮感官评定的影响Table 2 Effects of mixing ratio and additive on sense evaluation of silage

2.2 混合青贮饲料的营养成分

由表3 可知，混合青贮的青贮饲料营养成分含量均介于单贮青贮玉米与单贮大豆秸秆之间。大部分添加剂组的DM、CP、ADF、NDF 和WSC 含量低于CK 组。随着大豆秸秆混合比例的增加，青贮饲料的DM、CP和WSC 含量逐渐增加，ADF 和NDF 含量则下降。在相同添加剂下，混合比例T4、T6、T8 的DM 和CP 含量与单贮T0 整体差异显著，混合比例T2、T4 和T6 的5 个营养成分指标含量与单贮T10整体差异显著。对不同因素进行分析发现，从添加剂因素角度，添加剂组的青贮饲料营养成分含量和对照组相比基本无显著差异。从混合比例角度，在混合青贮中T6 和T8 组DM 和CP 含量较高，T6 和T8 组的ADF 和NDF 含量较低。因此，从营养成分的角度考虑，T6 和T8 组在混合青贮中效果较好。

表3 混合比例和添加剂对青贮营养成分含量的影响Table3 Effects of mixing ratio and additive on nutrient composition content of silage/% DM

2.3 青贮饲料发酵品质

混合比例、添加剂及两个因素的交互作用对青贮饲料发酵品质的影响见表4。pH值可作为青贮质量的评估标准，从添加剂因素来看，青贮60 d 时，T0 和T10的CK 组pH 值分别为4.25 和4.47，LB 组的pH 值均低于CK 组，混合青贮中T2、T4、T6 和T8 组pH 值基本无显著差异，且pH值均在4.1以下。LB组的乳酸含量低于CK 组，而氨态氮/总氮、乙酸和丙酸含量高于CK 组。从混合比例因素来看，随着大豆秸秆比例的增加，pH值、氨态氮/总氮、乙酸和丙酸含量降低，而乳酸含量呈增加的趋势。相同添加剂下，T2、T4、T6、T8 组pH 值、乙酸含量和氨态氮/总氮分别与T0 和T10 组整体差异显著（P＜0.05）。综合比较发现，T8组pH 值最低，乳酸含量较高，乙酸、丙酸和氨态氮/总氮含量均较低。

表4 混合比例和添加剂对混合青贮发酵品质的影响Table 4 Effects of mixing ratio and additive on the fermentation quality of silage

2.4 混合青贮饲料微生物数量

由表5 可知，青贮60 d 开袋后，LB 组的乳酸菌数量均显著高于CK 组（P＜0.05），其中，T8LB 组的乳酸菌数量高达8.51 lg CFU·g-1FM，整体显著高于其他组（P＜0.05）；而酵母菌和霉菌数量整体显著低于CK 组（P＜0.05），说明使用添加剂能增加乳酸菌数量，抑制酵母菌和霉菌的生长。随着大豆秸秆比例的增加，乳酸菌数量呈逐渐上升趋势，酵母和霉菌数量则逐渐降低，且T8 组乳酸菌数量较多，酵母菌和霉菌数量较少。

表5 混合比例和添加剂对青贮微生物数量的影响Table 5 Effects of mixing ratio and additive on microbial population of silage /（lg CFU·g-1 FM）

3 讨论

3.1 混合比例和添加剂对青贮饲料感官品质的影响

感官评判主要是通过气味、质地以及色泽等感官指标对青贮饲料进行初期评价［24］。高品质的青贮饲料有芳香味，叶茎结构完整，颜色呈黄绿色近于本色［25］。本试验发现，大豆秸秆单贮60 d 后有微弱的酸味，青贮饲料质地较差，无蓬松感，色泽呈黄褐色，等级为尚好，表明大豆秸秆单独青贮难以成功。而单贮青贮玉米或大豆秸秆与青贮玉米混合青贮有芳香的气味，颜色呈黄绿色；质地方面，柔软易分离，等级为优良。此外，与添加剂组相比，对照组的饲料青贮效果一般，与李孟伟等［26］的研究结果一致，这可能是由于常规青贮条件下产酸较差，乳酸菌难以发酵。

3.2 混合比例和添加剂对青贮饲料营养成分的影响

WSC 和CP 是饲料中重要的营养物质，本研究中，青贮玉米WSC 含量丰富（22.66% DM），青贮玉米和大豆秸秆混合后的WSC 含量高于大豆秸秆单贮，说明青贮玉米能为青贮发酵提供更多的WSC，这与张欢等［27］的研究结果相似。本研究发现，T6 和T8 的DM、CP 含量较高，而CP 含量越高，饲料品质越好［28］，说明大豆比例增大会提升青贮饲料的营养价值。文兴金等［29］研究发现，全株玉米和大豆混合青贮提高WSC 和CP含量是由于全株玉米和大豆分别含有较高的WSC 和CP 含量，使得二者优势互补，从而弥补全株玉米CP 含量低和大豆WSC 含量不足的问题［30］。NDF 和ADF 是反映饲草纤维品质的主要营养指标［31］，其含量过高会影响反刍动物的消化吸收。本研究混合青贮ADF 和NDF 含量均低于大豆秸秆单贮，且添加剂组的ADF 和NDF 含量均低于对照组，可能是由于大豆秸秆的细胞壁被添加剂有效破解，降低了纤维含量［32］，从而提高了大豆秸秆的利用率，获得消化率和饲用价值较高的饲草［33］，这与田静等［34］的研究结果一致。

3.3 混合比例和添加剂对青贮饲料发酵品质的影响

pH值是衡量青贮饲料品质好坏的重要指标之一［35］，一般pH值较低能抑制有害微生物的繁殖。本试验中，大豆秸秆单贮pH 值为4.47，而混合青贮的pH 值均低于4.20，且添加剂组pH 值低于对照组，达到了优质饲料的要求。说明青贮玉米可增加WSC 含量，为促进发酵产生大量乳酸，使pH 值降低，弥补大豆秸秆单独青贮的缺陷，改善青贮品质。Muck［36］研究报道，使用添加剂可以有效降低pH 值，饲料的pH 值越低，酸度越大，可更好地抑制酵母菌和霉菌的繁殖，使青贮饲料能够长期保存。刘圈炜等［37］研究发现，在青贮玉米秸秆中添加乳酸菌制剂能够明显降低饲料的pH值、氨态氮和丁酸含量。本试验亦达到相同的效果。综合分析，添加剂的发酵品质优于对照组，这与添加剂能加速分解产生更多的乳酸有关，对饲料发酵发挥着积极作用。有机酸是青贮饲料优劣的关键指标［38］，其中乳酸是重要的有益酸，乳酸所占比例越大，丁酸含量越低，青贮品质越好［39-40］。本试验发现，与大豆秸秆单贮相比，大豆秸秆和青贮玉米混贮后，随着大豆秸秆比例的增加，乳酸含量逐渐增加，而乙酸含量呈减少的趋势，由于青贮玉米含有丰富的WSC，具有易发酵的特性，能更好地促进青贮发酵。NH3-N/TN 是反映青贮饲料蛋白质分解程度的指标，其值越大，蛋白质降解越多，青贮质量越差［41］。本研究中，NH3-N/TN随大豆秸秆比例的增加而降低，且混合青贮低于大豆秸秆单贮，这说明混合青贮有利于提高青贮饲料的发酵品质。与闫艳红等［42］的研究结论相一致。而杨烈等［43］则发现添加乳酸菌可以降低狗牙根青贮饲料的氨态氮含量，与本研究结果相反，造成差异的原因可能与采用的乳酸菌类型有关。

3.4 混合比例和添加剂对青贮饲料微生物数量的影响

微生物作为青贮发酵过程中的关键因素将直接影响青贮发酵品质好坏。乳酸菌是青贮中被广泛应用的最关键有益微生物，可以抑制有害微生物滋生及蛋白质水解［44］。本试验中，添加布氏乳杆菌均能增加乳酸菌数量，且高于对照组，尤以T8组乳酸菌的数量最高，达8.51 lg CFU·g-1FM，与陈雷等［45］的研究结果一致。说明添加剂能有效调控青贮的发酵进程，对有害微生物滋生起到一定的抑制作用。相关研究表明，酵母菌是导致青贮饲料有氧变质的主要微生物［46-49］。本试验添加剂组酵母菌数量均显著低于对照组，这是由于布氏乳杆菌属于异性发酵乳酸菌，在发酵中产生了乙酸，抑制了酵母菌的活动。霉菌属于有害微生物，不但消耗营养物质还容易产生霉菌毒素，导致饲料适口性降低、品质下降［50］。本研究发现，添加剂组霉菌数量少于对照组，说明添加布氏乳杆菌能有效抑制霉菌生长，防止饲料霉变。大豆秸秆单贮酵母菌和霉菌数量大幅增多，这可能与大豆秸秆的WSC 含量较高，可产生较多的有害微生物有关。

4 结论

青贮玉米与大豆秸秆混合青贮不仅提高了大豆秸秆的利用率，丰富了饲料来源，而且提升了青贮饲料的发酵品质和饲用价值。使用添加剂对提高青贮玉米和大豆秸秆混合青贮品质效果较好。从秸秆最大化利用和饲用价值考虑，在晋北地区农牧交错带，青贮玉米与大豆秸秆混合比例为4∶6和2∶8时，青贮饲料具有较好的发酵品质和营养价值。