青貯玉米與大豆秸稈混合比例及添加劑對青貯品質及微生物數量的影響

丁 婉 邢寶龍

（山西農業大學高寒區作物研究所，山西 大同 037008）

青貯玉米（Zea mays）是我國廣泛應用的主要優質飼料作物，具有生物產量高、適口性好、營養成分豐富等優勢［1］，且因本身附著乳酸菌較多而易青貯成功［2］。近年來，隨著國家糧改飼政策的實施和推廣，飼料需求也不斷上升。晉北地區粗飼料資源豐富，在大力推廣大豆（Glycine max）生產的過程中，同時產生了大量秸稈，秸稈直接焚燒或堆積田間地頭不僅浪費生物燃料，還會造成嚴重的環境污染［3］。已有研究表明，大豆秸稈與禾本科作物混貯可以提高其青貯效果［4］。羅燕等［5］研究表明，將多花黑麥草與大豆秸稈以8∶2和7∶3的比例混貯可有效解決大豆秸稈難以青貯問題，提高適口性和利用率。劉海燕等［6］研究發現，全株大豆單貯無法達到優質青貯飼料標準，將全株大豆與玉米秸稈按照1∶1的混合比例青貯可使乳酸含量提高34.65%，乙酸含量和pH值顯著降低（P＜0.05）。另有研究證實，青貯玉米和豆科植物混合青貯方式利于青貯原料間養分互補，提高青貯飼料的營養價值和飼用價值［7-9］。為了減少養分損失，提高青貯發酵品質，在青貯時加入合適的添加劑進行加工調制是當前保證青貯質量的有效方式［10-11］。例如，添加布氏乳桿菌不僅能產生乳酸和乙酸，同時還能有效抑制酵母菌和霉菌的滋生，提高有氧穩定性。

目前，關于混合青貯已有諸多研究［12-13］，但有關青貯玉米與大豆秸稈混合比例及添加劑對青貯影響的研究尚鮮見。因此，本試驗以全株玉米和大豆秸稈為原料，按不同比例進行混合，并添加布氏乳桿菌（Lactobacillus buchneri，LB）制備成青貯飼料，分析混合比例和添加劑對青貯玉米與大豆秸稈青貯發酵品質、微生物數量的影響，并進行感官評價，以提高大豆秸稈利用率，驗證青貯玉米與大豆秸稈混合利用的可行性，篩選出最適宜的混合比例，獲得優良的青貯飼料，旨在為青貯玉米與大豆秸稈混合青貯及豐富飼草資源提供理論依據和科學指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于山西省朔州市毛皂鄉山西農業大學高寒區作物研究所試驗基地（112°34′～114°34′E，39°03′～40°44′N，平均海拔1 040 m），該地處于北方農牧交錯帶，屬大陸性季風氣候，年平均氣溫6.4 ℃，多年平均降水量437 mm，無霜期120 d。

1.2 試驗材料

試驗所選乳熟期的全株玉米和鼓粒期的春大豆秸稈由山西農業大學高寒區作物研究所提供。布氏乳桿菌為粉狀活菌制劑，活菌數為1×105CFU·g-1，由山東寶來利來生物工程（泰安）股份有限公司提供，青貯原料營養成分如表1所示。

表1 青貯前青貯玉米和大豆秸稈的營養成分含量Table 1 The nutrition components content in silage maize and Soybean straw before ensiling/%

1.3 試驗設計

試驗所用原料于2020年9月在山西農業大學高寒區作物研究所試驗地收獲，在陰涼處凋萎至含水量60%～70%左右，切割成1～2 cm小段，分別按照10∶0（T0）、8∶2（T2）、6∶4（T4）、4∶6（T6）、2∶8（T8）、0∶10（T10）的質量比將玉米和大豆秸稈混合均勻。每個混合比例分別設置對照組（CK組，添加等量無菌水）和布氏乳桿菌接種組（LB 組，添加量為1×105CFU·g-1）兩個處理，每個處理3 次重復，將每組所用菌粉溶解至100 mL 無菌水中，均勻噴灑在青貯飼料上，制成樣品。將樣品混合均勻后裝填至聚乙烯真空袋內，每袋500 g，抽真空密封，室溫下避光存放，青貯60 d后取樣分析。

1.4 測定指標和方法

1.4.1 感官評定 按照德國農業協會（Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft，DLG）青貯質量感官評分法及等級標準，根據氣味、結構、色澤3方面進行評定，滿分為20 分，16～20 分為優良，10～15 分為尚好，5～9 分為中等，0～4分為腐敗［14］。

1.4.2 常規營養成分分析 原料及青貯飼料干物質（dry matter，DM）含量采用烘干法測定［15］，粗蛋白質（crude protein，CP）含量采用FOSS8400 型全自動凱氏定氮儀（丹麥福斯分析儀器公司）測定［16］，中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）與酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）含量采用范氏纖維測定法測定［17］，水溶性碳水化合物（water soluble carbohydrate，WSC）含量用蒽酮比色法測定［18］。

1.4.3 發酵品質分析 使用PHS-2C 精密酸度計（上海精密科學儀器有限公司）測定pH 值［19］，使用高效液相色譜測定有機酸含量［20］，氨態氮（ammonia nitrogen，NH3-N）含量采用苯酚-次氯酸比色法測定［21］。

1.4.4 微生物數量的測定 青貯60 d后，稱取20 g青貯鮮樣于180 mL無菌生理鹽水（8.5 g·L-1NaCl）中，在搖床上震蕩30 min，將此溶液再適度稀釋后，分別取100 μL 在培養基上涂布均勻，采用平板計數法［22］測定微生物數量。其中乳酸菌采用乳酸菌固體（De Man，Rogosa and Sharpe，MRS）培養基，酵母菌和霉菌采用孟加拉紅培養基，均在30 ℃培養48 h 后對活菌進行有效計數［23］。

1.5 數據處理

采用Excel 2013 對試驗數據進行處理，SPSS 23.0軟件進行方差分析，多重比較采用Duncan 法，結果用平均值±標準差表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 青貯飼料的感官評定

從氣味、質地和色澤等方面對青貯飼料進行感官評定。結果如表2 所示，在氣味方面，T10CK 組有輕微的酸味，其余處理組均有芳香味；質地和色澤方面，T0、T2、T4、T6、T8 組均質地柔軟、易分離，莖葉結構基本保持原狀，色澤為黃綠色，而T10組的青貯飼料質地較差，無蓬松感，顏色呈黃褐色。綜合分析，大豆秸稈單貯感官評價最差，青貯玉米單貯和青貯玉米與大豆秸稈混貯效果較好，且LB組的青貯飼料感官評價優于CK組。

表2 混合比例和添加劑對青貯感官評定的影響Table 2 Effects of mixing ratio and additive on sense evaluation of silage

2.2 混合青貯飼料的營養成分

由表3 可知，混合青貯的青貯飼料營養成分含量均介于單貯青貯玉米與單貯大豆秸稈之間。大部分添加劑組的DM、CP、ADF、NDF 和WSC 含量低于CK 組。隨著大豆秸稈混合比例的增加，青貯飼料的DM、CP和WSC 含量逐漸增加，ADF 和NDF 含量則下降。在相同添加劑下，混合比例T4、T6、T8 的DM 和CP 含量與單貯T0 整體差異顯著，混合比例T2、T4 和T6 的5 個營養成分指標含量與單貯T10整體差異顯著。對不同因素進行分析發現，從添加劑因素角度，添加劑組的青貯飼料營養成分含量和對照組相比基本無顯著差異。從混合比例角度，在混合青貯中T6 和T8 組DM 和CP 含量較高，T6 和T8 組的ADF 和NDF 含量較低。因此，從營養成分的角度考慮，T6 和T8 組在混合青貯中效果較好。

表3 混合比例和添加劑對青貯營養成分含量的影響Table3 Effects of mixing ratio and additive on nutrient composition content of silage/% DM

2.3 青貯飼料發酵品質

混合比例、添加劑及兩個因素的交互作用對青貯飼料發酵品質的影響見表4。pH值可作為青貯質量的評估標準，從添加劑因素來看，青貯60 d 時，T0 和T10的CK 組pH 值分別為4.25 和4.47，LB 組的pH 值均低于CK 組，混合青貯中T2、T4、T6 和T8 組pH 值基本無顯著差異，且pH值均在4.1以下。LB組的乳酸含量低于CK 組，而氨態氮/總氮、乙酸和丙酸含量高于CK 組。從混合比例因素來看，隨著大豆秸稈比例的增加，pH值、氨態氮/總氮、乙酸和丙酸含量降低，而乳酸含量呈增加的趨勢。相同添加劑下，T2、T4、T6、T8 組pH 值、乙酸含量和氨態氮/總氮分別與T0 和T10 組整體差異顯著（P＜0.05）。綜合比較發現，T8組pH 值最低，乳酸含量較高，乙酸、丙酸和氨態氮/總氮含量均較低。

表4 混合比例和添加劑對混合青貯發酵品質的影響Table 4 Effects of mixing ratio and additive on the fermentation quality of silage

2.4 混合青貯飼料微生物數量

由表5 可知，青貯60 d 開袋后，LB 組的乳酸菌數量均顯著高于CK 組（P＜0.05），其中，T8LB 組的乳酸菌數量高達8.51 lg CFU·g-1FM，整體顯著高于其他組（P＜0.05）；而酵母菌和霉菌數量整體顯著低于CK 組（P＜0.05），說明使用添加劑能增加乳酸菌數量，抑制酵母菌和霉菌的生長。隨著大豆秸稈比例的增加，乳酸菌數量呈逐漸上升趨勢，酵母和霉菌數量則逐漸降低，且T8 組乳酸菌數量較多，酵母菌和霉菌數量較少。

表5 混合比例和添加劑對青貯微生物數量的影響Table 5 Effects of mixing ratio and additive on microbial population of silage /（lg CFU·g-1 FM）

3 討論

3.1 混合比例和添加劑對青貯飼料感官品質的影響

感官評判主要是通過氣味、質地以及色澤等感官指標對青貯飼料進行初期評價［24］。高品質的青貯飼料有芳香味，葉莖結構完整，顏色呈黃綠色近于本色［25］。本試驗發現，大豆秸稈單貯60 d 后有微弱的酸味，青貯飼料質地較差，無蓬松感，色澤呈黃褐色，等級為尚好，表明大豆秸稈單獨青貯難以成功。而單貯青貯玉米或大豆秸稈與青貯玉米混合青貯有芳香的氣味，顏色呈黃綠色；質地方面，柔軟易分離，等級為優良。此外，與添加劑組相比，對照組的飼料青貯效果一般，與李孟偉等［26］的研究結果一致，這可能是由于常規青貯條件下產酸較差，乳酸菌難以發酵。

3.2 混合比例和添加劑對青貯飼料營養成分的影響

WSC 和CP 是飼料中重要的營養物質，本研究中，青貯玉米WSC 含量豐富（22.66% DM），青貯玉米和大豆秸稈混合后的WSC 含量高于大豆秸稈單貯，說明青貯玉米能為青貯發酵提供更多的WSC，這與張歡等［27］的研究結果相似。本研究發現，T6 和T8 的DM、CP 含量較高，而CP 含量越高，飼料品質越好［28］，說明大豆比例增大會提升青貯飼料的營養價值。文興金等［29］研究發現，全株玉米和大豆混合青貯提高WSC 和CP含量是由于全株玉米和大豆分別含有較高的WSC 和CP 含量，使得二者優勢互補，從而彌補全株玉米CP 含量低和大豆WSC 含量不足的問題［30］。NDF 和ADF 是反映飼草纖維品質的主要營養指標［31］，其含量過高會影響反芻動物的消化吸收。本研究混合青貯ADF 和NDF 含量均低于大豆秸稈單貯，且添加劑組的ADF 和NDF 含量均低于對照組，可能是由于大豆秸稈的細胞壁被添加劑有效破解，降低了纖維含量［32］，從而提高了大豆秸稈的利用率，獲得消化率和飼用價值較高的飼草［33］，這與田靜等［34］的研究結果一致。

3.3 混合比例和添加劑對青貯飼料發酵品質的影響

pH值是衡量青貯飼料品質好壞的重要指標之一［35］，一般pH值較低能抑制有害微生物的繁殖。本試驗中，大豆秸稈單貯pH 值為4.47，而混合青貯的pH 值均低于4.20，且添加劑組pH 值低于對照組，達到了優質飼料的要求。說明青貯玉米可增加WSC 含量，為促進發酵產生大量乳酸，使pH 值降低，彌補大豆秸稈單獨青貯的缺陷，改善青貯品質。Muck［36］研究報道，使用添加劑可以有效降低pH 值，飼料的pH 值越低，酸度越大，可更好地抑制酵母菌和霉菌的繁殖，使青貯飼料能夠長期保存。劉圈煒等［37］研究發現，在青貯玉米秸稈中添加乳酸菌制劑能夠明顯降低飼料的pH值、氨態氮和丁酸含量。本試驗亦達到相同的效果。綜合分析，添加劑的發酵品質優于對照組，這與添加劑能加速分解產生更多的乳酸有關，對飼料發酵發揮著積極作用。有機酸是青貯飼料優劣的關鍵指標［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，青貯品質越好［39-40］。本試驗發現，與大豆秸稈單貯相比，大豆秸稈和青貯玉米混貯后，隨著大豆秸稈比例的增加，乳酸含量逐漸增加，而乙酸含量呈減少的趨勢，由于青貯玉米含有豐富的WSC，具有易發酵的特性，能更好地促進青貯發酵。NH3-N/TN 是反映青貯飼料蛋白質分解程度的指標，其值越大，蛋白質降解越多，青貯質量越差［41］。本研究中，NH3-N/TN隨大豆秸稈比例的增加而降低，且混合青貯低于大豆秸稈單貯，這說明混合青貯有利于提高青貯飼料的發酵品質。與閆艷紅等［42］的研究結論相一致。而楊烈等［43］則發現添加乳酸菌可以降低狗牙根青貯飼料的氨態氮含量，與本研究結果相反，造成差異的原因可能與采用的乳酸菌類型有關。

3.4 混合比例和添加劑對青貯飼料微生物數量的影響

微生物作為青貯發酵過程中的關鍵因素將直接影響青貯發酵品質好壞。乳酸菌是青貯中被廣泛應用的最關鍵有益微生物，可以抑制有害微生物滋生及蛋白質水解［44］。本試驗中，添加布氏乳桿菌均能增加乳酸菌數量，且高于對照組，尤以T8組乳酸菌的數量最高，達8.51 lg CFU·g-1FM，與陳雷等［45］的研究結果一致。說明添加劑能有效調控青貯的發酵進程，對有害微生物滋生起到一定的抑制作用。相關研究表明，酵母菌是導致青貯飼料有氧變質的主要微生物［46-49］。本試驗添加劑組酵母菌數量均顯著低于對照組，這是由于布氏乳桿菌屬于異性發酵乳酸菌，在發酵中產生了乙酸，抑制了酵母菌的活動。霉菌屬于有害微生物，不但消耗營養物質還容易產生霉菌毒素，導致飼料適口性降低、品質下降［50］。本研究發現，添加劑組霉菌數量少于對照組，說明添加布氏乳桿菌能有效抑制霉菌生長，防止飼料霉變。大豆秸稈單貯酵母菌和霉菌數量大幅增多，這可能與大豆秸稈的WSC 含量較高，可產生較多的有害微生物有關。

4 結論

青貯玉米與大豆秸稈混合青貯不僅提高了大豆秸稈的利用率，豐富了飼料來源，而且提升了青貯飼料的發酵品質和飼用價值。使用添加劑對提高青貯玉米和大豆秸稈混合青貯品質效果較好。從秸稈最大化利用和飼用價值考慮，在晉北地區農牧交錯帶，青貯玉米與大豆秸稈混合比例為4∶6和2∶8時，青貯飼料具有較好的發酵品質和營養價值。