影響青貯品質的流程分析

文/盧昌文 彭 華 陳雅坤 梁春宇，4 趙連生＊

（1 中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所動物營養學國家重點實驗室；2 西南大學；3 中國農業科學院農業信息研究所； 4 河南科技大學）

青貯飼料是將新鮮的玉米或苜蓿等飼草作物經過適當的加工處理后，在厭氧條件下經過微生物發酵作用而調制保存的多汁飼料，整個發酵過程稱為青貯[1]。青貯飼料具有適口性好，保存時間長，能全年為反芻動物提供優質廉價的高性價比粗飼料，并且可以最大限度地減少從收獲到貯存的營養物質損失，而且通常比干飼料更能提高農場飼料混合和處理的效率和及時性[2]。青貯飼料以其來源廣、成本低、品質好、貯存安全等眾多無可比擬的優點成為畜牧行業最重要的飼料種類之一。自2015年以來，奶價一直處在3.5元/kg左右的低迷狀態[3]，奶牛養殖場很多都處在賠本和倒閉的邊緣，再加上近期中美貿易戰所導致的優質苜蓿干草價格的上漲，使奶牛養殖業更是雪上加霜。優質青貯飼料的使用是降低奶牛生產成本，提高養殖效益的關鍵，因為在我國牛奶生產總成本中飼料成本占到60%～70%[4]，日糧中粗飼料比例在40%～70%[5]，增加優質青貯飼料在奶牛飼料配方中的配比，一方面可減少昂貴的優質苜蓿干草的用量，達到降低飼料成本的目的；另一方面，可以提高乳品質和日產奶量[6]，在生鮮乳收購以質論價過程中，還可顯著提高銷售收入。但由于受我國土地資源和整體青貯水平的限制，青貯飼料的品質參差不齊，極大地限制了奶牛養殖業的發展。因此全面地了解和分析青貯流程對青貯品質的影響，制定科學的青貯流程標準顯得尤為重要。

1 收割階段

1.1 種植及收割方式

根據玉米的種植和收割方式，可分為自種自收和合同性種植收割兩種（表1）。自種自收是指奶牛場周邊配套有或成片租用土地自行種植青貯玉米。牛場規模若不是太大，種植的青貯玉米能滿足本場所需，否則需另行購買青貯。合同性種植收割一般適用于牛場周邊沒有配套足夠的土地，牛場與合作社或種植戶簽訂青貯收購合同。在青貯收割季節，牛場確定收割時間，合作社或種植戶租用收割機將青貯玉米收割后交給牛場。合作社通常流轉有成片的土地，種植的青貯玉米品質較一致，牛場為獲得本場所需的青貯，只需與少數幾個大型合作社合作即可。但這主要取決于牛場周邊是否發展有成熟的合作社，否則需與多個種植戶簽訂收購合同，造成青貯品質參差不齊。自種自收方式種植的青貯玉米品質雖然高于合同種植，但由于地租成本較高，有時前者的制作成本會高于后者，采用此種方式的國營牛場通常自己有地。私營牛場則采用多種經營，租用土地面積較大，制作的青貯飼料除滿足自身需要，還供給周邊牛場使用，規模效應較高。為提高青貯品質，牛場在簽訂青貯收購合同時，通常會對青貯玉米的收購價格、干物質含量、淀粉含量、切碎長度等做出規定，有的甚至還會對株間距、收割機械、玉米籽粒破碎度、留茬高度等做出規定。但種植戶對合同的忠誠度受到玉米種植比較效益的影響，種植青貯效益高于其他作物時，農戶才會主動按照合同約定進行種植。

表1 青貯飼料的種植及收割方式

1.2 收割時機的確定

最佳收割時機的確定是基于青貯原料的營養成分、青貯飼料的品質和奶牛的產奶性能等三者之間關系的大量研究得出來的，最佳收割時機的確定方式分為目測法和儀器檢測法，其中葉片枯萎數、籽粒的乳線以及DM含量是最簡單、最常用的檢測指標。

1.2.1 收割時機對青貯原料的營養成分和青貯飼料品質存在顯著影響

朱慧森等研究發現，在玉米從籽粒形成到完全成熟期間，隨著收割時期的延遲，玉米秸稈干物質（DM）、淀粉和粗脂肪含量極顯著增加（P＜0.01），DNF的消化率降低[7]。Kr?mer-Schmid等研究發現DM和有機質（OM）的消化率伴隨著NDF消化率的增加而增加，產奶量和活體重也伴隨著NDF消化率的增加而增加[6]。

1.2.2 玉米秸稈DM含量在300～350 g/kg時為最佳收割時機

Phipps等在干物質含量與產奶量關系的研究中發現，隨著秸稈DM含量的增加，飼料DM攝入量呈現先增加后降低，牛奶產量先增加后降低。當干物質含量在300～350 g/kg時，牛奶產量最高[8]。Jensen等通過三種不同DM含量的玉米，研究青貯后的化學組成，奶牛每天攝入的營養物質含量，OM、DNF、淀粉的消化率等方面進行全面分析，得出全株青貯玉米在DM含量為350 g/kg收割時最佳[9]。

1.2.3 目測法主要是依據玉米籽粒的乳線來判斷玉米的最佳收割時機，在2/3乳線期收割最佳，在1/4～2/3之間具有一定的彈性

乳線是玉米籽粒的液體和固體部分的交匯處，直到玉米成熟到凹陷的階段，籽粒的乳線才會出現（圖1）。Bol等評估了玉米作為青貯飼料喂養時成熟度對奶牛干物質攝入量、消化率和產奶量的影響，成熟度分為早期凹痕、1/4乳線期、2/3乳線期和黑色層階段等四個階段，試驗采用4×4拉丁方設計，周期為28 天，四個成熟階段的含水量從前往后依次為69.9%、67.6%、64.9%和58.0%，四種處理的干物質攝入量相似，占體重的3.73%～3.79%，2/3乳線期收獲的玉米飼喂青貯飼料的奶牛產奶量最高（33.4 kg/天），而在早期凹陷階段收獲的玉米飼喂青貯飼料的奶牛產奶量最低（32.4 kg/天），在2/3乳線階段收獲玉米飼喂青貯飼料奶牛的乳蛋白產量最高，雖然奶牛對2/3的乳線階段和黑色層階段收獲的青貯玉米的淀粉攝入量（9 kg/天）相似，但是黑色層攝入可消化淀粉低0.4 kg/天[10]。Mcrco等研究發現雖然在1/2乳線以下收割降低了DM產量和淀粉積累，但提高了NDF的消化率，然而DM消化率沒有增加，因為NDF消化率的增加被淀粉含量的降低所抵消[11]。

圖1 玉米籽粒不同乳線圖

2 青貯階段

我國奶牛場最常用的青貯方式主要有青貯堆、青貯窖和裹包青貯等3 種。青貯堆在地平面直接堆積，進行青貯。青貯窖分為地上青貯窖、地下青貯窖和半地下青貯窖。裹包青貯是牧草收割后，用打捆機進行高密度壓實打捆，然后通過裹包機用拉伸膜裹包起來。

2.1 三種青貯方式的比較

青貯堆、青貯窖和裹包青貯的比較見表2，青貯堆在大型的奶牛場應用的較多，如Heguy等對美國奶牛養殖規模大、集約化程度高的加利福利亞洲的奶牛場青貯方式進行調研發現，青貯堆為主要的青貯方式，占60%以上[12]。青貯堆具有一次性投資少，奶牛場可以根據飼料的需要量靈活調整青貯量，缺點是青貯飼料不易壓實[13]。青貯窖是帶穗玉米最常見的青貯方式，優點是容易壓實，技術要求低，缺點是一次投資高，飼料損失率大[14]。裹包青貯的優點是壓實度高，青貯飼料品質好，方便運輸，可進行商品化生產，缺點是裹包膜成本高，且需要配備裹包機，工作效率低[15]。

2.2 青貯添加劑的使用

青貯添加劑是指在青貯制作或使用過程中，添加到其中的一類能夠通過促進乳酸菌的發酵或抑制有害菌的生長，達到改善青貯品質的少量或微量物質。

2.2.1 青貯添加劑的分類及最佳使用量

按青貯添加劑的使用效果進行分類，可以分為促進乳酸菌生長的發酵促進劑，抑制酵母菌和霉菌生長的抑制劑以及改善青貯飼料營養物質的營養性添加劑3類[16]。發酵促進劑主要包括乳酸菌、碳水化合物和酶制劑。不良發酵抑制劑主要有機酸或其鹽，最常見的酸是丙酸、乙酸、山梨酸和苯甲酸。營養性添加劑包含非蛋白態氮、礦物質和維生素等。研究發現，使用含有乳酸菌和酶制劑的接種劑可以降低玉米青貯的損失，增加乳酸和乙酸含量，減少丁酸含量，不影響DM的回收率，且能提高青貯玉米秸稈的適口性、產奶量和乳脂率[17，18]。Kung等人在玉米中施用丙酸，添加量為1～3 kg/噸，結果顯示未經處理的青貯飼料在需氧條件下穩定32.3 h，添加量為3 kg/噸丙酸防腐劑顯著提高了青貯飼料的有氧穩定性，青貯飼料在有氧條件下穩定69 h[19]。

2.2.2 微生物添加劑也不是總能取得好的效果

微生物添加劑的使用效果受青貯作物品種的影響。Kang等人研究發現，把收獲的2 個玉米雜交品種的每種原料在20-L迷你筒倉中一式四份保存，施用或不施用接種劑（達到1.0×104CFU/g干酪乳桿菌和1.0×105CFU/g布氏乳桿菌），在青貯110 天后，打開筒倉并分析青貯物的化學組成、發酵指數、微生物計數和有氧穩定性，結果發現一個雜交品種的玉米青貯飼料的有氧穩定性得到了改善，而另一種沒有得到改善[20]。從理論上來講，化學添加劑應該提供更一致的效果[17]。但是，由于成本的原因，牧場可能會試圖減少化學添加劑的使用率，從而危及產品的有效性。

2.3 壓實度

壓實度是反映單位體積下青貯飼料重量的一個指標，一般用每立方米的濕重或干物質重量來衡量，對青貯飼料品質存在顯著影響。飼料原料的干物質含量、切碎長度、壓實機械重量和壓實時間、每層填鋪的厚度等因素都能影響青貯飼料的壓實度。在青貯窖中密度是容易測定的，而事實上孔隙度才是壓實管理中真正需要降低的。

2.3.1 壓實度影響青貯飼料品質的原因

壓實度主要是通過影響飼料中的孔隙度，進而影響飼料中的氧氣儲存，從而影響青貯飼料的發酵品質。Borreani等研究發現，在干物質不變的情況下，孔隙度和青貯飼料的壓實度成負相關，在壓實度一致的情況下，孔隙度與干物質含量成正相關，在發酵階段前，較高的空隙體積或孔隙度導致較大的氧氣儲存，飼料顆粒周圍空隙內的氧氣導致植物細胞和需氧微生物的呼吸作用加強，碳水化合物的消耗導致DM損失[21]。當青貯飼料暴露于空氣時，通過青貯飼料的氧氣運動速率與青貯飼料的孔隙度成正比[22]，需氧微生物消耗青貯飼料中容易獲得的碳水化合物和有機酸，導致DM損失和青貯品質的降低。Holmes和Muck建議青貯窖和青貯堆的最小密度為705 kg/m3，以孔隙度限制在0.4以內[23]。

表2 不同青貯方式的比較[13～15]

2.3.2 孔隙度與青貯密度的函數

孔隙度定義為充氣空隙體積占青貯飼料總容積的比例。Pitt和Muck等人得出了孔隙率是青貯飼料密度的函數[22]：

Φ=1-(ρ/ρmax)，

Φ=孔隙度(部分)；ρ=材料密度；ρmax =當所有的空間都被移出后的最大材料密度。

Φ=1-ρwb×{[(1-DM)/ρw]+[(DM×OM)/ρom]+[(DM×(1-OM))/ρash]}，ρwb=濕的材料密度（g/cm3）；ρw=水的密度（1 g/cm3）；ρom=有機物質密度（1.6 g/cm3）；ρash=灰分密度（2.5 g/cm3）；DM=干物質含量（分數）；OM=有機質含量（分數）。

2.4 封窖

封窖是指利用塑料薄膜和壓重材料對青貯飼料進行密封和壓重的過程，提供有效的密封對于最小化儲存期間的DM損失是至關重要的。使用氧氣阻隔膜能顯著提高青貯飼料品質，同時要注意塑料薄膜上面壓重材料的壓實方式。

2.4.1 采用有氧阻隔膜能顯著提高青貯飼料的品質

Heguy等研究表明，靑貯窖采用氧氣阻隔（OB）技術薄膜與單層聚乙烯塑料薄膜覆蓋相比，上層的腐敗厚度顯著降低[12]。Borreani等研究發現，與標準的聚乙烯塑料薄膜相比，采用氧氣阻隔膜的青貯飼料表層乳酸含量較高，pH值較低，減少了酵母菌、霉菌和需氧和厭氧產孢菌的數量，同時具有更高的有氧穩定性和更小的DM損失[24]。

2.4.2 塑料薄膜上面的壓重材料應注意壓實方式

塑料薄膜上面壓重材料選擇中，應用最多的就是輪胎，此外還有礫石填充袋和松散的土壤、沙子、礫石等。Ruppel等發現青貯飼料中的酸性洗滌不溶氮（ADIN）濃度和頂層的溫度與輪胎密度呈負相關，這表明輪胎密度的增加能夠減少氧氣的進入[25]。另外輪胎的均勻壓重也有助于青貯飼料的提高，均勻加重能限制空氣在塑料薄膜和飼料之間的移動方式，避免空氣移動較多，區域青貯飼料品質變壞，均勻加重也有助于暴露在風中時限制塑料的波動，波動具有將空氣通過塑料中密封不良的接頭泵送到塑料和青貯飼料之間空間的效果，波動還具有將加重材料向下移動的效果，使一些區域沒有加重[21]。

3 飼喂階段

在飼喂階段，青貯飼料的有氧腐敗是影響牧場盈利能力和飼料質量的重大問題。青貯取料的管理目的是通過切面的整齊度、每天取料寬度、深度和飼喂面邊緣塑料薄膜的壓實等措施來減少有氧腐敗帶來的青貯飼料品質的損失。

3.1 切面的整齊度

切面的整齊度越好越有利于減少青貯飼料與空氣的接觸面積，減少微生物有氧呼吸帶來的青貯飼料品質的損失。飼料切面的整齊度受取料機械的影響，其中我國常用的取料機械有專業的青貯取料機和鏟車，取料效果最好的為專業的青貯取料機。

3.2 取料寬度和深度

取料面每天取料的寬度和深度是指青貯飼料的取料面每天取料的面積占整個取料截面面積的比值，每天取料深度是指每天往青貯窖內推進的距離。青貯飼料在飼喂的過程中，由于取料面的飼料暴露在空氣中，取料的速度太慢或取料的寬度太窄而導致取料深度太大都會增加青貯飼料在空氣中的暴露時間，長時間的暴露會影響飼料的品質。研究發現，在距離切面1 m處能檢測到氧氣的存在，每天10～15 cm的取料速度，可能導致飼料暴露在氧氣中超過7 天，建議在溫暖的天氣中飼料每天的取料速度在20～30 cm[26]。Ashbell等發現外界溫度對飼喂面青貯飼料品質的影響很大，當外界溫度達在20～30 ℃時，青貯飼料暴露3 天就能顯著降低青貯飼料的品質，而在10 ℃以下或40 ℃以上條件時，青貯飼料能保持優質的品質[27]。

3.3 飼喂面邊緣塑料薄膜的壓實

飼喂面邊緣塑料薄膜的壓實是指利用輪胎、砂石袋等重物對飼喂面頂部的塑料薄膜進行壓實密封，防止氧氣通過飼喂邊緣進入青貯窖。Borreani等研究發現，在青貯飼料飼喂過程中，當密封蓋未加重或只用輪胎加重時，空氣可以從取料切面穿過距離最遠4 m的青貯窖周邊區域[28]。Robinson和Swanepoel的研究發現，青貯飼料取料切割頂部的薄膜在沒有用重物進行壓實時，發現距離暴露面7 m和至少在外部25.4 cm核心的青貯飼料已經惡化[29]。因此，在青貯取料管理中一定要重視飼喂面邊緣塑料薄膜的壓實。

4 建議及對未來的展望

玉米青貯飼料是保存和提高玉米秸稈營養價值的一種非常有效方式，能為奶牛全年提供優質青綠粗飼料，青貯飼料在奶牛場養殖中占有極其重要的作用。在玉米青貯方面，奶牛場應從調動本場的人力資源和機械資源，制定詳細周密的青貯計劃，盡量保證玉米秸稈在最佳收割時機進行收獲，提高青貯效率，提高青貯壓實度，合理使用青貯添加劑，減少青貯時間和有氧發酵，提高青貯飼料品質。優質的玉米青貯飼料在提高家畜生產性能和經濟效益中占有極其重要的地位。全面提升我國玉米青貯飼料品質，是提高我國奶牛養殖業競爭力和奶業可持續發展的關鍵。