动物营养学报    2018, Vol. 30 Issue (8): 3239-3246    PDF    
留茬高度对不同品种全株玉米青贮品质的影响
赵雪娇1, 张立阳1, 刘帅1, 阿晓辉2, 岳奎忠3, 张永根1     
1. 东北农业大学动物科学技术学院, 哈尔滨 150030;
2. 黑龙江奶业协会, 哈尔滨 150030;
3. 东北农业大学生命科学学院, 哈尔滨 150030
摘要: 本试验旨在研究留茬高度对全株玉米青贮品质的影响,并探讨对于不同特性的玉米品种应如何选择留茬高度,为合理生产和利用全株玉米青贮提供理论支持。选取黑龙江省广泛种植玉米品种——高淀粉品种阳光1号、高蛋白质品种中原单32和高产量品种龙福208 3种不同特性的全株玉米为试验材料,采用单因素试验设计,设置19、49 cm 2个留茬高度,共6个处理,每个处理3个重复。测定常规营养成分含量、发酵品质及24、30和48 h瘤胃降解率。结果显示:1)对于全株玉米青贮营养成分含量,留茬高度由19 cm增加到49 cm后,3个品种的粗蛋白质(CP)、淀粉含量显著提高(P < 0.05),中性洗涤纤维(NDF)及酸性洗涤纤维(ADF)含量显著降低(P < 0.05),阳光1号、龙福208干物质(DM)和粗灰分含量显著提高(P < 0.05)。2)各处理全株玉米青贮pH差异不显著(P>0.05);随着留茬高度的增加,同一品种全株玉米青贮氨态氮/总氮(NH3-N/TN)显著降低(P < 0.05),但中原单32在49 cm留茬高度下的NH3-N/TN仍显著高于阳光1号19 cm留茬高度下的NH3-N/TN(P < 0.05),具有较高的蛋白质分解量,而阳光1号NH3-N/TN在2个留茬高度下均较低,发酵效果更好;乳酸(LA)及乙酸(AA)含量在不同品种间有较大差异,而增加留茬高度对其影响较小。3)随着留茬高度的增加,各品种全株玉米青贮的瘤胃干物质降解率(DMD)和粗蛋白质降解率(CPD)呈增加趋势,瘤胃中性洗涤纤维降解率(NDFD)呈降低趋势,其中阳光1号在49 cm留茬高度下48 h瘤胃DMD最大,与19 cm留茬高度处理差异不显著(P>0.05),且该品种在19 cm留茬高度下48 h瘤胃NDFD最大。由此可见,增加留茬高度可提高全株玉米青贮的DM、CP、淀粉含量,但会降低其NDF含量,以及减小发酵过程的缓冲性,从而对发酵指标影响较小。因此,对于高淀粉低纤维类玉米品种如阳光1号,可选择较低留茬高度,以获得质与量最大化;而高蛋白质或高产量玉米品种如中原单32、龙福208,可适当提高留茬高度,改善青贮品质。
关键词: 全株玉米青贮     留茬高度     玉米品种     营养成分     发酵品质     瘤胃降解率    
Effects of Cutting Height on Quality of Different Varieties of Whole Plant Corn Silage
ZHAO Xuejiao1, ZHANG Liyang1, LIU Shuai1, A Xiaohui2, YUE Kuizhong3, ZHANG Yonggen1     
1. College of Animal Science and Technology, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China;
2. Dairy Association of Heilongjiang Province, Harbin 150030, China;
3. College of Life Sciences, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China
Abstract: The purpose of this experiment was to study the effects of cutting height on the quality of whole plant corn silage and explore the suitable cutting height for different corn varieties, which would provide a theoretical basis for producing and utilizing of whole plant corn silage. Three corn varieties widely cultivated in Heilongjiang province including high starch variety of Yangguang No.1, high protein variety of Zhongyuandan 32 and high biology yield variety of Longfu 208 were studied in this experiment. Using a single factor design, two cutting heights of 19 and 49 cm were set. There were 6 treatments with 3 replicates per treatment. Nutrient contents, fermentation quality and ruminal degradation rate at 24, 30 and 48 h were measured. The results showed as follows:1) about nutrient contents of whole plant corn silage, when the cutting height was increased from 19 cm to 49 cm, contents of crude protein (CP) and starch were significantly increased (P < 0.05), while the contents of neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) were significantly decreased in three corn varieties (P < 0.05), and the contents of dry matter (DM) and ash of Yangguang No.1 and Longfu 208 were significantly increased (P < 0.05). 2) There was no significant difference of pH among treatments (P>0.05). With the increase of cutting height, ammonia nitrogen/total nitrogen (NH3-N/TN) of the same corn variety significantly decreased (P < 0.05). NH3-N/TN of Zhongyuandan 32 at cutting height of 49 cm was still significantly higher than that of Yangguang No.1 at cutting height of 19 cm (P < 0.05), which indicated a higher protein decomposition in Zhongyuandan 32 at cutting height of 49 cm. At cutting heights of 19 and 49 cm, NH3-N/TN of Yangguang No.1 was lower, which indicated a better fermentation quality of Yangguang No.1. For the contents of lactic acid and acetic acid, there were differences among different corn varieties, and cutting height had little effect on them. 3) With the increase of cutting height, ruminal dry matter degradation rate (DMD) and crude protein degradation rate (CPD) of all varieties of whole plant corn silage increased, while ruminal neutral detergent fiber degradation rate (NDFD) decreased. At cutting height of 49 cm, the 48 h ruminal DMD of Yangguang No.1 was the largest, had no significant difference with that at cutting height of 19 cm (P>0.05), and Yangguang No.1 had the largest 48 h ruminal NDFD at cutting height of 19 cm. The results indicate that increasing cutting height can improve DM, CP and starch contents of whole plant corn silage, but decrease NDF content, and decrease buffering capacity of fermentation process, thus has a little effect on fermentation indexes. Therefore, the cutting height of high starch variety of whole plant corn silage, such as Yangguang No.1, can be moderately dropped, so that the quality and yield can be raised; however, the cutting heights of high protein variety and high biology yield variety of whole plant corn silage, such as Zhongyuandan 32 and Longfu 208, can be increased properly to improve the quality of silage.
Key words: whole plant corn silage     cutting height     corn variety     nutrient     fermentation quality     ruminal degradation rate    

自20世纪60年代开始,青贮饲料的生产大幅增加,并且成为一种保存青绿饲料最主要的方法,尤其是全株玉米青贮。据国家统计局数据显示,2015年我国玉米播种面积高达3 811.931万hm2,而青饲料播种面积不足其5%,人畜争粮矛盾日益突出,因而全株玉米青贮对草食性家畜作为节粮型畜种的重要性更加明显。全株玉米青贮营养丰富、适口性好、易消化且保存期长,可提高牛奶产量,同时可实现一年四季均衡供应,保障奶业健康快速可持续发展[1-2]。黑龙江省是我国奶牛养殖大省,据统计2014年、2015年黑龙江省牛奶产量约占全国牛奶总产量的15%,而阳光1号、中原单32和龙福208是黑龙江地区最主要的玉米青贮品种[3-5]。其中,阳光1号淀粉含量较高,纤维含量较低,中原单32蛋白质含量较高,而龙福208有较高的生物产量,三者均表现出较高的饲用价值[5-6]。研究表明,全株玉米的青贮品质及生物产量与品种特性直接相关外,与其收获时期和留茬高度也密切相关,玉米青贮由高淀粉的穗和高纤维的秸秆等部分组成,留茬高度越高其营养价值越高,但不同品种其留茬高度不同也会显著影响青贮后的营养品质[7-9]。生产中一般将留茬高度控制在15~45 cm为好[10]。本试验选取黑龙江省广泛种植的3个玉米品种为试验材料,研究其在19、49 cm 2个留茬高度下,青贮前后的营养成分、发酵品质和瘤胃降解特性,旨在研究留茬高度对全株玉米青贮品质的影响,并探究对于不同特性的玉米品种应如何选择留茬高度,为合理生产和利用全株玉米青贮提供理论支持和实践指导。

1 材料与方法 1.1 试验材料

全株玉米青贮原料来自黑龙江省齐齐哈尔市,玉米品种分别为阳光1号、中原单32和龙福208。

1.2 试验设计及青贮制作

本试验采用单因素试验设计,3个品种的玉米分别以常见高度19 cm、较高高度49 cm留茬,共计6个处理,每个处理3个重复。全株玉米原料由青贮收割机采集,切割长度为1.5 cm,按照试验设计混合均匀,装入聚乙烯袋(35 cm×45 cm),每袋约2 kg,压实后用真空包装机抽真空封口,室温(25 ℃左右)贮藏45 d后开封进行样品采集,用于后续指标测定。发酵前后样品采集参照GB/T 14699.1—2005《饲料采样》[11]进行。

1.3 营养成分测定

发酵前后样品干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分含量按照AOAC(2005)[12]中的方法进行测定;中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量依照Van Soest分析体系中提供的方法采用纤维分析仪(ANKOM Fiber Analyzer,美国)进行测定[13];淀粉含量利用淀粉总量检测试剂盒(Megazyme K-TSTA,爱尔兰)进行测定。

1.4 发酵品质测定

pH采用Sartorius PB-10型酸度计[赛多利斯科学仪器(北京)有限公司]测定;氨态氮(NH3-N)含量采用苯酚-次氯酸钠比色法测定[14];乙酸(AA)、丙酸(PA)和丁酸(BA)含量采用气相色谱法(GC-2010,日本岛津)测定[15];乳酸(LA)含量采用高效液相色谱法(Waters-600,美国)测定[16]

1.5 瘤胃降解率测定 1.5.1 试验动物及饲养管理

选取2头安装永久性瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛,体重(600±20) kg,每日饲喂2次(07:00和18:00),自由饮水。饲粮为全混合日粮(TMR),按照《奶牛营养需要》[17]配制,其组成及营养水平见表 1

表 1 饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the diet (air-dry basis)
1.5.2 瘤胃降解率测定

称取5 g粉碎后过1 mm筛的全株玉米青贮风干样品,放入孔径为50 μm,长×宽为12 cm×8 cm的尼龙袋内,袋口用尼龙绳绑好。每4个袋夹在1根半软塑料管上,并用尼龙绳扎好。每头牛每个时间点设2个平行。晨饲前投入试验动物瘤胃中,分别于体内培养24、30和48 h后取出,于自来水下细流冲洗,直至尼龙袋中流出的水清澈明亮、无味为止。65 ℃烘干至恒重分别测定DM、CP和NDF含量,方法同1.3,计算瘤胃降解率。

1.6 相对饲喂价值(RFV)的计算

RFV是指相对特定标准的粗饲料(将盛花期苜蓿RFV定为100),某种粗饲料可消化干物质的采食量。其计算公式为:

式中:DMI为粗饲料干物质随意采食量(%BW),DDM为可消化干物质(%BW)。

1.7 数据处理及统计分析

试验数据采用SAS 9.2统计软件中的ANOVA过程进行单因素方差分析,平均值的多重比较采用Duncan氏法进行,P < 0.05为差异显著。

2 结果 2.1 发酵前全株玉米的营养成分含量

发酵前全株玉米的营养成分含量见表 2。在同一留茬高度下,阳光1号的淀粉含量最高,且相比于中原单32和龙福208差异显著(P < 0.05),而NDF、ADF含量则相反;对于CP含量,中原单32在3个玉米品种中最高,相同留茬高度下与阳光1号差异不显著(P>0.05),但显著高于龙福208(P < 0.05)。随着留茬高度的增加,3个玉米品种的各营养成分含量呈现相同的变化趋势,其中CP、淀粉含量显著增加(除了龙福208)(P < 0.05),NDF、ADF含量均显著降低(P < 0.05),各品种2个留茬高度的EE含量差异不显著(P>0.05)。

表 2 青贮前全株玉米的营养成分含量(风干基础) Table 2 Nutrient contents of whole plant maize before silage (air-dry basis)
2.2 全株玉米青贮的营养成分含量

全株玉米青贮的营养成分含量见表 3。在同一留茬高度下,阳光1号DM、淀粉含量最高,显著高于其他2个品种(除了19 cm的留茬高度下与中原单32相比)(P < 0.05);中原单32的CP含量最高,但同一留茬高度下各品种间差异不显著(P>0.05)。随着留茬高度的增加,3个品种的CP、淀粉含量显著提高(P < 0.05),NDF、ADF含量显著降低(P < 0.05),阳光1号、龙福208 DM和粗灰分含量显著提高(P < 0.05)。

表 3 全株玉米青贮的营养成分含量(风干基础) Table 3 Nutrient contents of whole plant corn silage (air-dry basis)
2.3 全株玉米青贮的发酵品质

全株玉米青贮的发酵品质见表 4表 5。所有处理的pH差异均不显著(P>0.05)。在同一留茬高度下,中原单32的LA含量最高,且与阳光1号差异达到了显著水平(P < 0.05);龙福208的AA含量显著高于阳光1号和中原单32(P < 0.05),但阳光1号与中原单32间差异不显著(P>0.05);对于LA/AA,中原单32在49 cm留茬高度下达到最大,与阳光1号差异不显著(P>0.05),但显著高于龙福208(P < 0.05)。随着留茬高度的增加,龙福208的LA含量显著提高(P < 0.05);3个玉米品种的氨态氮/总氮(NH3-N/TN)显著下降(P < 0.05);各处理均未检测到PA和BA。

表 4 全株玉米青贮的pH和氨态氮/总氮 Table 4 pH and NH3-N/TN of whole plant corn silage
表 5 全株玉米青贮的有机酸含量(干物质基础) Table 5 Organic acid contents of whole plant corn silage (DM basis)
2.4 全株玉米青贮RFV

由青贮后NDF、ADF含量计算各处理发酵后RFV,结果见图 1。提高留茬高度会显著增加全株玉米青贮的RFV(P < 0.05),且不同品种在同一留茬高度下差异显著(P < 0.05)。其中阳光1号在49 cm留茬高度下RFV最高。且当留茬高度为19 cm时阳光1号的RFV与留茬高度为49 cm的中原单32、龙福208的RFV相近,差异不显著(P>0.05)。

数据柱形标注不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。 Data columns with different small letter superscripts mean significant difference (P < 0.05). 图 1 全株玉米青贮的相对饲喂价值 Figure 1 RFV of whole plant corn silage
2.5 全株玉米青贮的瘤胃降解率

全株玉米青贮的瘤胃降解率见表 6。在同一留茬高度下,阳光1号的各时间点瘤胃DMD和粗蛋白质降解率(CPD)最高,与其他2个品种的差异在48 h达到显著水平(P < 0.05);而3个品种的瘤胃中性洗涤纤维降解率(NDFD)在不同时间点则表现不一。随着留茬高度的增加,同一时间点、同一品种瘤胃DMD增加,且在48 h中原单32和龙福208变化达到显著水平(P < 0.05),但阳光1号变化不显著(P>0.05)。随着降解时间的延长,留茬高度为49 cm的阳光1号的瘤胃DMD达到最大,与19 cm留茬高度下差异不显著(P>0.05)。随着留茬高度的增加,同一品种瘤胃NDFD呈下降趋势,48 h时阳光1号与中原单32变化达到了显著水平(P < 0.05),在不同品种间,留茬高度为49 cm的阳光1号的瘤胃NDFD与留茬高度19 cm的中原单32相近,差异不显著(P>0.05)。

表 6 全株玉米青贮的瘤胃降解率(风干基础) Table 6 Ruminal degradation rate of whole plant corn silage (air-dry basis)
3 讨论 3.1 全株玉米的营养成分含量

阳光1号、中原单32和龙福208是我国东北地区广泛种植的玉米青贮品种,不同品种间营养特性差异显著。其中阳光1号淀粉含量较高,NDF和ADF含量较低;中原单32 CP含量较高;龙福208除CP含量最低外,其他营养成分含量介于二者之间,但该品种具有较高的生物产量。本试验对3个品种全株玉米营养成分含量测定结果与戚长秋等[5]、武金革等[6]对东北地区多个常见玉米青贮品种的研究结果一致。

研究显示,全株玉米的青贮品质及生物产量和品种特性直接相关外,与其留茬高度的控制也密切相关,且不同品种其留茬高度不同也会显著影响青贮后的营养品质。丁雪等[18]研究表明,玉米秸秆的叶片CP含量最高,茎皮的ADF含量最高,不同部位营养特性具有较大差异,留茬高度的不同会影响全株玉米中秸秆、叶片、穗等部位所占的比例,进而影响全株玉米青贮的营养价值。但Neylon等[7]以及Lynch等[9]研究认为,由于提高留茬高度可能会降低全株玉米青贮过程中的缓冲能力,从而导致发酵指标差异不显著。因而本试验认为对于不同特性玉米品种而言,并非提高留茬高度会显著改善发酵后品质,而应根据其自身营养特性,选择合适的留茬高度取向。

3.2 全株玉米青贮营养成分含量

发酵完成后对营养成分及淀粉含量进行检测,比较DM含量可知,全株玉米青贮的DM含量较青贮前降低,且提高留茬高度减少了DM损失。本试验中,在6个处理中阳光1号在49 cm留茬高度下DM含量最高,在同一留茬高度下,显著高于其他品种,但与品种中原单32在19 cm留茬高度下的DM含量差异不显著,说明由品种间不同营养特性导致的发酵后品质差异是十分明显的。NDF、ADF以及CP含量相比于青贮前呈现轻微增加的趋势,但幅度较小,可能是由于青贮后DM损失导致其相对含量发生变化。3个品种在2个不同留茬高度处理下发酵后pH差异不显著,同Lynch等[9]的结果一致,可能是由于增加留茬高度降低了发酵的缓冲能力,且发酵时间充足,pH近于稳定。数据显示,提高留茬高度显著降低了NH3-N/TN,但对于CP含量较高的玉米品种中原单32,其在49 cm留茬高度下的NH3-N/TN仍显著高于19 cm留茬高度下阳光1号的NH3-N/TN,具有较高的蛋白质分解量。而对于淀粉含量较高、NDF含量较低的品种阳光1号,其NH3-N/TN在2个留茬高度下均较低,发酵效果更好。因而本试验认为,对于淀粉含量较高且NDF含量偏低的如阳光1号,其在普通留茬高度以及较高留茬高度下发酵均能达到较好状态。

据本试验中RFV结果,提高留茬高度会显著增加全株玉米青贮的RFV,其中阳光1号在2个留茬高度下均较高,且当留茬高度为19 cm时阳光1号的RFV与留茬高度为49 cm的中原单32、龙福208的RFV差异不显著,说明对于高淀粉低纤维品种如阳光1号,其在较低留茬高度下,仍有较高的RFV。

3.3 全株玉米青贮的瘤胃降解率

本试验中,随着留茬高度的增加,各品种全株玉米青贮的瘤胃DMD和CPD增加,该结果与Lynch等[9]研究一致。在6个处理中,各品种在不同时间点的瘤胃DMD表现不同,可能是由于品种间营养特性的差异,而使快速降解部分、慢速降解部分含量以及降解速率不同所致;但在48 h时49 cm留茬高度的阳光1号的瘤胃DMD达到最大,与19 cm留茬高度处理差异不显著,但显著高于其他2个品种在该时间点的瘤胃DMD。研究认为,对于全株玉米青贮24、30和48 h的瘤胃NDFD可作为其生物评价相关指标,因而在本试验中测定了上述3个关键时间点瘤胃NDFD[7, 9, 19],其中在24 h降解率较低,随后快速增加,阳光1号19 cm留茬高度处理在48 h瘤胃NDFD达到最大;本试验中随着留茬高度的升高,瘤胃NDFD呈降低趋势,与Lynch等[9]研究结果一致,与Neylon等[7]和Caetano等[8]研究结果相反,但随着降解时间的延长,此降低趋势的幅度逐渐减小,可能是由于全株玉米青贮中NDF含量较高,可达50%左右,在瘤胃中降解速率较慢,在24、30、48 h这3个时间点NDF降解不完全,且在2种留茬高度下快速降解部分、慢速降解部分含量差异较大,导致在低留茬高度下瘤胃NDFD较高。因而,本试验认为,保证全株玉米青贮瘤胃DMD及NDFD的同时,增加单位土地面积的青贮产量,对于高淀粉低纤维品种如阳光1号可降低留茬高度,以获得更高的产量和良好的青贮发酵品质,而对于高蛋白质或高纤维含量的品种可提高留茬高度,以增加瘤胃降解率。

4 结论

① 增加留茬高度可提高全株玉米青贮的DM、CP、淀粉含量,降低NDF含量,以及减弱发酵过程的缓冲性,从而对发酵品质影响较小。

② 对于高淀粉低纤维类玉米品种如阳光1号,可选择较低留茬高度,以获得品质、产量最大化。

③ 高蛋白质或高产量玉米品种如中原单32、龙福208,可适当提高留茬高度,改善青贮品质。

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