氯化銨對全株玉米青貯營養價值和發酵品質的影響

施巧婷 姜富貴 成海建 魏 晨 王欣明 宋恩亮 徐照學*

(1.河南省農業科學院畜牧獸醫研究所，鄭州 2450008；2.河南省畜禽繁育與營養調控重點實驗室，鄭州 2450002；3.山東省農業科學院畜牧獸醫研究所，山東省畜禽疫病防治與繁育重點實驗室，濟南 2250100；4.陽信縣鑫源清真肉類有限公司，濱州 2251800)

全株玉米青貯作為反芻動物的主要粗飼料來源，其制作質量直接關系到動物的健康和生產性能以及企業的經濟效益，如何生產優質全株玉米青貯是生產者普遍關注的問題[1]。由于青貯發酵是一個復雜的動態變化過程，易受青貯原料自身屬性(乳酸菌數量、可溶性碳水化合物含量和緩沖力等)、環境條件(溫度和濕度等)和制作環節(收獲期、切割長度、壓實密度和密封性等)等因素的影響[2-4]。為提升青貯飼料的發酵品質和營養價值，青貯添加劑在生產上廣泛應用，按照其功能通常分為發酵促進劑、發酵抑制劑、腐敗菌抑制劑和營養性添加劑[5]。

盡管青貯添加劑的種類繁多，但在全株玉米青貯上應用最為廣泛的是乳酸菌制劑，而有關營養添加劑的作用研究相對較少[6]。隨著我國畜牧業的不斷發展，飼料需求量不斷增加，蛋白質飼料資源短缺的問題日益突出，我國蛋白質飼料的對外依賴度超過70%[7]。在反芻動物上，非蛋白氮類飼料添加劑(氯化銨和尿素等)一方面可部分替代飼料中天然蛋白質，以緩解蛋白質飼料不足的問題，另一方面可作為青貯添加劑改善其發酵品質，同時彌補青貯飼料中蛋白質含量不足的問題。但非蛋白氮在提升玉米青貯發酵品質的作用上存在分歧，和立文[8]在玉米青貯中添加氯化銨后顯著提升了乳酸含量并降低了pH，臧艷運等[9]在玉米青貯中添加尿素后顯著提升了乳酸含量，但pH和氨態氮(NH3-N)含量也顯著增加，而王建福等[10]在玉米青貯中添加尿素后對乳酸含量無顯著影響，pH和NH3-N含量則顯著增加。以上研究結果存在分歧的原因除與非蛋白氮種類不同有關，還可能與非蛋白氮的添加量有關。然而，有關非蛋白氮對玉米青貯品質影響劑量效應的研究較少。

氯化銨作為青貯添加劑，除提升青貯飼料的營養價值和發酵品質外，反芻動物食入后，一方面可為瘤胃微生物合成蛋白質提供所需的氮源，從而起到補充蛋白質的作用；另一方面作為酸度調節劑，具有酸化體液和尿液的作用，可作為奶牛產前的陰離子平衡劑，防止奶牛產后癱瘓[7]。但氯化銨在青貯飼料中的添加量不宜過多，否則會造成動物氨中毒和體液酸堿平衡紊亂。然而有關氯化銨添加量對青貯品質影響的研究尚未有報道。因此，本研究通過探究不同氯化銨添加量對全株玉米青貯營養價值和發酵品質的影響，以期為非蛋白氮在青貯上的應用提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

青貯原料為全株玉米，品種為“登海605”，2018年6月播種于山東省陽信縣河流鎮，于蠟熟期2/3乳線時進行刈割，青貯原料的干物質(DM)、粗蛋白質(CP)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)和水溶性碳水化合物(WSC)含量分別為37.31%、8.28%、38.31%、21.18%和10.26%。試驗用氯化銨為分析純，購自上海國藥集團。

1.2 試驗設計

試驗設不添加氯化銨的對照組以及氯化銨添加量分別為3、6、9 g/kg(鮮重基礎)的3個試驗組。全株玉米收獲后切短至1～2 cm，混合均勻后作為青貯原料，將各組的青貯原料與氯化銨在容器中混合均勻后，稱取約1 000 g樣品于聚乙烯厭氧袋中，每組裝8袋，真空密封，于室溫(25 ℃)避光條件下貯藏，分別于發酵45和90 d時開袋取樣，每組各時間點取4袋作為重復，隨后開展相關指標的測定。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 常規營養指標

DM、CP、粗脂肪(EE)和粗灰分(Ash)含量參照AOAC(2005)[11]中方法測定，其中DM含量采用重量法測定，CP含量采用凱氏定氮法測定，EE含量采用索氏浸提法測定，Ash含量采用灰化法測定。NDF、ADF和酸性洗滌木質素(ADL)含量參考Van Soest等[12]的方法，使用Ringbio纖維分析儀(R2000，英國)測定；WSC含量采用蒽酮-硫酸比色法[13]測定；淀粉(Starch)含量采用高氯酸水解-蒽酮比色法[14]測定。

1.3.2 碳水化合物組分

碳水化合物組分剖分和計算公式如下：

非中性洗滌纖維性碳水化合物(Non-NDF)=
100-CP-NDF-EE-Ash[15]；
有機酸(OA)=乳酸+乙酸+丙酸+
丁酸+其他有機酸[15]；
快速降解碳水化合物(CA)=WSC[15]；
中速降解碳水化合物(CB1)=Starch[15]；
中性洗滌可溶纖維(CB2)=Non-NDF-
OA-CA-CB1[15]；
不可利用中性洗滌纖維(CC)=2.4×ADL[16]；
可利用中性洗滌纖維(CB3)=NDF-CC[15]。

以上公式中單位均為%DM。

1.3.3 能量指標

總可消化養分(TDN)含量依據下列公式估算：

TDN(%DM)=96.447-0.110CP(%DM)+
0.988EE(%DM)-0.799Ash(%DM)-0.361NDF

(%DM)-0.161ADF(%DM)-0.811ADL

(%DM)-0.083Starch(%DM)[17]。

依據NRC(2016)[15]提供的公式計算消化能(DE)、代謝能(ME)、維持凈能(NEm)和增重凈能(NEg)：

DE(MJ/kg DM)=0.044 09TDN×4.184；
ME(MJ/kg DM)=0.82×DE；
NEm(MJ/kg DM)=1.37ME-0.138ME2+
0.010 5ME3-1.12；
NEg(MJ/kg DM)=1.42ME-0.174ME2+
0.012 2ME3-1.65。

依據Undersander等[18]提供的公式計算泌乳凈能(NEL)：

NEL(MJ/kg DM)=[(0.926 5-0.007 93ADF)/
0.453 6]×4.184。

1.3.4 發酵參數

稱取25 g全株玉米青貯樣品和250 mL無菌蒸餾水于榨汁機中，間歇榨汁攪拌制備濾液，用4層紗布過濾上清液至250 mL滅菌三角瓶中，混勻。使用pH計(HANNA HI 9125，意大利)測定pH。有機酸(乳酸、乙酸、丙酸和丁酸)含量采用高效液相色譜儀(SHIMADZE-10A，色譜柱為Shodex Rspak KC-811S-DVB 300 mm×8 mm，柱溫為50 ℃，流動相為3 mmol/L HClO4，流速為1.0 mL/min，進樣量為5 mL，檢測器為SPD-M10AVP，檢測波長為210 nm)測定[10]。NH3-N含量采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定[19]。參照Wang等[20]提出的方法計算費氏評分(FS)：

FS=220+[2×DM(%)-15]-(40×pH)。

1.3.5 綜合營養價值評價

全株玉米青貯的綜合營養價值采用模糊數學隸屬函數法[21]評定，如果測定的指標與全株玉米青貯的營養價值呈正相關，公式如下：

如果二者呈負相關，則用反隸屬函數計算，公式如下：

式中：Xi為某一指標的測定值；Xmax和Xmin為各組中該指標的最大值和最小值。

計算各組中所有指標隸屬函數值的均值，數值越大則綜合營養價值越高。

1.4 統計分析

數據使用Excel 2013進行匯總和整理，使用SAS 9.1軟件中的GLM過程進行方差分析和Duncan氏法進行多重比較，結果以最小二乘均值表示。各指標隨氯化銨添加量的線性和二次曲線反應使用CONTRAST語句實現。P<0.05為差異顯著。

2 結 果

2.1 氯化銨添加量對全株玉米青貯營養成分含量的影響

由表1可知，隨氯化銨添加量的增加，發酵45 d時DM含量顯著線性增加(P=0.050)；發酵45和90 d時NDF、EE和Ash含量顯著線性降低(P<0.05)，而CP含量顯著線性增加(P<0.05)。隨發酵時間的延長，EE和Ash含量顯著增加(P<0.05)。ADF和ADL含量受氯化銨添加量和發酵時間的影響較小，差異不顯著(P>0.05)。

表1 氯化銨添加量對全株玉米青貯營養成分含量的影響

2.2 氯化銨添加量對全株玉米青貯碳水化合物組分的影響

由表2可知，隨氯化銨添加量的增加，發酵45 d時OA和CA含量顯著線性增加(P<0.05)，發酵45 d時CB2顯著線性降低(P<0.05)，發酵45和90 d時CB3含量顯著線性降低(P<0.05)。CB1和CC含量受氯化銨添加量和發酵時間的影響較小，差異不顯著(P>0.05)。氯化銨添加量和發酵時間對CB2含量有顯著的交互作用(P<0.05)，隨發酵時間的延長，對照組和3 g/kg氯化銨組的CB2含量顯著降低(P<0.05)，而6和9 g/kg氯化銨組的CB2含量顯著增加(P<0.05)。

表2 氯化銨添加量對全株玉米青貯碳水化合物組分的影響

2.3 氯化銨添加量對全株玉米青貯預測能值的影響

由表3可知，隨氯化銨添加量的增加，發酵45 d時TDN含量無顯著變化(P>0.05)，而發酵90 d時TDN含量和NEL顯著線性增加(P<0.05)。DE、ME、NEm和NEg與TDN含量有相同的變化趨勢。TDN和各能值指標受發酵時間的影響較小，差異不顯著(P>0.05)。

表3 氯化銨添加量對全株玉米青貯預測能值的影響(干物質基礎)

2.4 氯化銨添加量對全株玉米青貯發酵參數的影響

由表4可知，隨氯化銨添加量的增加，發酵45 d時pH和發酵90 d時丁酸含量顯著線性降低(P<0.05)，而發酵90 d時pH和發酵45 d時乳酸含量顯著線性增加(P<0.05)，發酵45和90 d時NH3-N/TN和FS顯著線性增加(P<0.05)。隨發酵時間的延長，NH3-N/TN顯著增加(P<0.05)。氯化銨添加量和發酵時間對pH和FS存在顯著的交互作用(P<0.05)，隨發酵時間的延長，對照組的pH和FS分別顯著降低和增加(P<0.05)，而3個氯化銨添加組的變化與之相反。乙酸和丙酸含量受氯化銨添加量和發酵時間的影響較小，差異不顯著(P>0.05)。

表4 氯化銨添加量對全株玉米青貯發酵參數的影響(干物質基礎)

2.5 氯化銨添加量對全株玉米青貯綜合營養價值的影響

將各組發酵45 d時有顯著差異的11個指標和發酵90 d時有顯著差異的8個指標進行隸屬函數分析，其中DM、CP、EE、WSC、有機酸、乳酸含量和FS為正相關指標，NDF、Ash含量和pH、NH3-N/TN為負相關指標。依據平均隸屬函數值進行排序，數值越大則營養價值越高。由表5可知，隨氯化銨添加量的增加，發酵45和90 d時全株玉米青貯的綜合營養價值不斷增加。

表5 氯化銨添加量對全株玉米青貯綜合營養價值的影響

3 討 論

氯化銨在畜牧生產上既可作為反芻動物非蛋白氮類和酸度調節劑類飼料添加劑，又可作為青貯營養性添加劑來改善發酵品質和提升營養價值[22]。在非蛋白氮作為青貯添加劑的研究中，有關尿素及其衍生物的研究較多，而針對氯化銨的研究較少。本研究中，隨氯化銨添加量的增加，發酵45 d時DM含量顯著增加，與譚樹義等[23]和臧艷運等[9]的研究結果一致；而CP含量顯著線性增加，主要與氯化銨較高的含氮量(26.2%)有關。本研究中，隨氯化銨添加量的增加，NDF含量顯著線性增加，而ADF含量無顯著變化，因此NDF含量的降低主要由半纖維素引起，其原因可能為氯化銨和水電離出的氫氧根離子能夠打破纖維素和木質素之間的醇鍵和鑲嵌結構，致使部分半纖維素發生溶解[24]，楊曉莉等[25]和玉柱等[26]分別在葡萄渣和玉米秸稈青貯中添加0.8%和0.6%的尿素也得到類似的結果。本研究中，隨氯化銨添加量的增加以及發酵時間的延長，EE含量顯著線性降低，而朱欣等[27]在甘蔗葉梢青貯中添加0.6%的尿素提高了EE含量，王建福等[10]在全株玉米青貯中添加0.5%的尿素對EE含量無顯著影響，不同研究所得結果間存在分歧的原因有待進一步研究。TDN含量作為反映有效能值的重要指標，比較全面地綜合了青貯飼料的CP、NDF、EE、ADL和Ash含量等指標，其數值越高則青貯飼料的營養價值越高。本研究中，隨氯化銨添加量的增加，發酵90 d時TDN含量顯著線性增加。因此，添加氯化銨可作為提升全株玉米青貯營養價值的有效手段。

pH和乳酸含量常作為衡量青貯飼料發酵品質的關鍵指標，pH越低而乳酸含量越高則青貯飼料的發酵品質越高。青貯飼料的pH主要受有機酸產生量和自身緩沖力的影響，一方面是由于氯化銨和尿素為堿性物質，和水電離出的氫氧根離子增加了青貯的緩沖力；另一方面是由于氫氧根離子可以破壞細胞壁結構，致使半纖維素發生降解而為乳酸菌發酵產酸提供更多的底物。目前有關非蛋白氮對青貯飼料pH影響的研究結果存在較大分歧，朱欣等[27]和王建福等[10]分別在甘蔗葉梢和玉米青貯中添加0.6%和0.5%的尿素后顯著增加pH。張一為等[28]和和立文[8]分別在草莓渣和花生秧混合青貯和玉米青貯中添加0.2%～0.8%的尿素和0.5%的氯化銨后顯著降低了pH。而田漢晨等[29]和王雨瓊等[30]分別在皇竹草和玉米秸稈青貯中添加0.6%和4%的尿素后對pH無顯著影響。究其原因，除與研究間采用的青貯原料和非蛋白氮種類不同外，還可能與非蛋白氮添加量和發酵時間有關。本研究中，隨氯化銨添加量的增加，發酵45 d時pH顯著線性降低，與琚澤亮等[31]的結果一致。此外，氯化銨添加量和發酵時間對pH的影響存在顯著的交互作用，隨發酵時間的延長，對照組的pH顯著降低，而3個氯化銨添加組的pH顯著增加，其原因可能是發酵前期氯化銨作為氮源，促進了青貯中發酵菌的生長[10]，而發酵后期主要受氯化銨和水電離產生的氫氧根離子的影響[27]。目前有關非蛋白氮對青貯飼料乳酸含量影響的研究結果[26-27，30]較為一致，添加非蛋白氮可顯著提升青貯飼料的乳酸含量并且受非蛋白氮種類、添加量和青貯原料的影響較小。NH3-N/TN通常作為反映青貯飼料中蛋白質和氨基酸降解程度的重要指標。本研究中，隨氯化銨添加量的增加，NH3-N/TN顯著線性增加，與其他研究結果[30-32]類似，主要與氯化銨和水電離出的銨離子有關。此外，Der Bedrosian等[33]發現，隨發酵時間的延長，全株玉米青貯的NH3-N含量不斷增加，并且不受青貯原料水分含量和玉米品種的影響，與本研究結果一致。其原因是青貯過程中蛋白質的降解是不可避免的，梭菌等有害菌和微生物分泌的蛋白酶均可降解蛋白質[34]。

4 結 論

氯化銨添加量對全株玉米青貯的營養成分、碳水化合物組分、能值和發酵品質均有顯著影響，采用隸屬函數法進行綜合營養價值評價，隨氯化銨添加量的增加，發酵45和90 d時全株玉米青貯的綜合營養價值均不斷提高，氯化銨的推薦添加量為9 g/kg(鮮重基礎)。