动物营养学报    2019, Vol. 31 Issue (6): 2807-2815    PDF    
不同收获期对全株玉米青贮营养价值、发酵品质和瘤胃降解率的影响
姜富贵1,2,3 , 成海建1,2,3 *, 刘栋4 , 胡明1,2,3 , 苏文政1,2,3 , 安文娟1,2,3 , 孔淑慧1,2,3 , 王亚芳1,2,3 , 刘方圆5 , 宋恩亮1,2,3     
1. 山东省农业科学院畜牧兽医研究所, 济南 250100;
2. 山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室, 济南 250100;
3. 山东省畜禽健康养殖工程技术中心, 济南 250100;
4. 山东省畜牧总站, 济南 250022;
5. 山东畜牧兽医职业学院, 潍坊 261061
摘要: 本试验旨在研究不同收获期对全株玉米青贮营养价值、发酵品质和瘤胃降解率的影响。试验抽样采集山东省44个区县130个养殖场130份全株玉米青贮饲料样品,按照收获时玉米籽粒的乳线位置,共分为1/2乳线、2/3乳线和3/4乳线3个时期,样品数量分别为40、60和30份,测定其营养价值、发酵品质和瘤胃降解率。结果表明:1)随着收获期的延迟,全株玉米青贮的干物质(DM)含量显著增加(P < 0.05),粗灰分(Ash)含量显著降低(P < 0.05)。1/2乳线期全株玉米青贮的中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和酸性洗涤木质素(ADL)含量显著高于2/3乳线期和3/4乳线期(P < 0.05)。2)随着收获期的延迟,全株玉米青贮的淀粉(CB1)含量显著增加(P < 0.05)。1/2乳线期全株玉米青贮的总碳水化合物(CHO)、可溶性糖(CA)含量显著低于3/4乳线期(P < 0.05),1/2乳线期全株玉米青贮的不可利用纤维(CC)和可利用中性洗涤纤维(CB3)含量显著高于2/3乳线期和3/4乳线期(P < 0.05)。3)随着收获期的延迟,全株玉米青贮的发酵系数和费氏评分显著增加(P < 0.05)。1/2乳线期和2/3乳线期全株玉米青贮的乳酸含量显著高于3/4乳线期(P < 0.05),1/2乳线期全株玉米青贮的的丙酸含量显著高于2/3乳线期和3/4乳线期(P < 0.05)。4)随着收获期的延迟,全株玉米青贮的总可消化养分含量及消化能、代谢能均显著增加(P < 0.05)。1/2乳线期全株玉米青贮的维持净能、增重净能和泌乳净能显著低于2/3乳线期和3/4乳线期(P < 0.05)。5)1/2乳线期和2/3乳线期全株玉米青贮的24和48 h的干物质降解率显著低于3/4乳线期(P < 0.05)。综上所述,收获期为3/4乳线期时,全株玉米青贮的营养价值和发酵品质最优。
关键词: 收获期    全株玉米青贮    营养价值    发酵品质    
Effects of Different Harvest Stages on Nutritional Value, Fermentation Quality and Rumen Degradability of Whole Corn Silage
JIANG Fugui1,2,3 , CHENG Haijian1,2,3 *, LIU Dong4 , HU Ming1,2,3 , SU Wenzheng1,2,3 , AN Wenjuan1,2,3 , KONG Shuhui1,2,3 , WANG Yafang1,2,3 , LIU Fangyuan5 , SONG Enliang1,2,3     
1. Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan 250100, China;
2. Shandong Key Lab of Animal Disease Control and Breeding, Jinan 250100, China;
3. Shandong Provincial Engineering Technology Center of Animal Healthy Breeding, Jinan 250100, China;
4. Shandong Provincial General Station of Animal Husbandry, Jinan 250022, China;
5. Shandong Vocational Animal Science and Veterinary College, Weifang 261061, China
Abstract: This experiment was conducted to evaluate the nutritional value, fermentation quality and rumen degradability of whole corn silage in different harvest stages. One hundred and thirty whole corn silage samples were collected from 130 farms located in 44 districts in Shandong province. According to the position of milk line of corn seeds at harvest, the samples were divided into three stages:1/2 milk line, 2/3 milk line and 3/4 milk line, and the number of samples was 40, 60 and 30, respectively, and the nutritional value, fermentation quality and rumen degradability of whole corn silage were determined. The results were showed as follows:1) with the harvest stage prolonged, the content of dry matter (DM) in whole corn silage was significantly increased (P < 0.05), while the crude ash (Ash) content was significantly decreased (P < 0.05). The contents of neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF) and acid detergent lignin (ADL) in whole corn silage in 1/2 milk line stage were significantly higher than those in 2/3 milk line stage and 3/4 milk line stage (P < 0.05). 2) With the harvest stage prolonged, the content of starch (CB1) in whole corn silage was significantly increased (P < 0.05). The contents of total carbohydrates (CHO) and soluble sugar (CA) in whole corn silage in 1/2 milk line stage were significantly lower than those in 3/4 milk line stage (P < 0.05), and the contents of unusable fiber (CC) and available neutral detergent fibers (CB3) in whole corn silage in 1/2 milk line stage were significantly higher than those in 2/3 milk line stage and 3/4 milk line stage (P < 0.05). 3) With the harvest stage prolonged, the fermentation coefficient and Fleig score of whole corn silage were significantly increased (P < 0.05). The content of lactic acid in whole corn silage in 1/2 milk line stage and 2/3 milk line stage was significantly higher than that in 3/4 milk line stage (P < 0.05), and the content of propionic acid in whole corn silage in 1/2 milk line stage was significantly higher than that in 2/3 milk line stage and 3/4 milk line stage (P < 0.05). 4) With the harvest stage prolonged, the total digestible nutrient (TDN) content and digestive energy and metabolic energy in whole corn silage were significantly increased (P < 0.05). The net energy for maintenance, net energy for gain and net energy for lactating in whole corn silage in 1/2 milk line stage were significantly lower than those in 2/3 milk line stage and 3/4 milk line stage (P < 0.05). 5) The dry matter degradability of whole corn silage at 24 and 48 h in 1/2 milk line stage and 2/3 milk line stage was significantly lower than that in 3/4 milk line stage (P < 0.05). In conclusion, the whole corn silage harvested at 3/4 milk line has the highest nutritional value and fermentation quality.
Key words: harvest stage    whole corn silage    nutritional value    fermentation quality    

全株玉米青贮作为一种廉价优质粗饲料,已广泛应用于我国反刍动物生产中。由于全株玉米青贮的质量直接关系到反刍动物的健康、生产性能以及养殖场的经济效益,因此优质全株玉米青贮生产成为养殖业普遍关注的问题。玉米植株的营养成分含量在其成熟过程中不断变化,适宜收获期对青贮营养价值及其发酵品质起着决定性的作用[1-2]。收获期过早,水分过多,导致青贮过程中养分损失较多,易造成梭菌大量繁殖,进而影响青贮品质[3];此外,玉米籽粒淀粉含量低,造成青贮饲料能值偏低[4]。收获期过晚,淀粉和纤维消化率降低,造成青贮营养价值降低;此外,青贮原料装填过程中难以压实,青贮原料间残留空气较多,进而影响其初期发酵[5]。因此,适宜收获期是优质全株玉米青贮生产的关键。

目前有关收获期对全株玉米青贮营养价值影响的研究主要集中在单一或几个玉米品种,且主要分析其常规营养成分的变化,而养殖场青贮原料主要来自于农户,不同农户种植的玉米品种不同,致使青贮原料的玉米品种种类繁多。因此,揭示不同收获期全株玉米青贮营养成分变化的一般规律具有较强的现实意义。本研究通过大规模抽样调查和样品采集,根据玉米青贮的收获期,从常规营养成分、发酵品质、预测能值和瘤胃降解率等方面综合评定不同收获期对全株玉米青贮营养价值的影响,以期为青贮玉米最佳收获期的选择提供参考依据。

1 材料与方法 1.1 全株玉米青贮样品采集

试验于2018年1—3月,抽样采集山东省44个区县130个养殖场(奶牛场81个,肉牛场46个,羊场3个)130份全株玉米青贮饲料样品。采集饲料样品的原料来源均为粮饲兼用型玉米品种,样品采集时,先将取样部位表面约30 cm的料层排除,使用取样器(Dairy One,美国)按照9点法进行采集,每次取样量不少于2 kg,然后按照四分法获取代表性样品500~1 000 g[6-7],重复采集3次,样品使用厌氧发酵袋密封,立即寄往实验室,一部分于65 ℃烘箱干燥72 h,粉碎过1或3 mm筛网,分别用于测定常规营养成分和瘤胃降解率;另一部分于-20 ℃保存,测定发酵相关指标。

1.2 玉米收获期判定

玉米收获期参照孟庆翔等[6]关于玉米成熟过程中籽粒乳线的变化(图 1),将130份青贮样品进行分类,共分为1/2乳线、2/3乳线和3/4乳线3个时期,样品数量分别为40、60和30份。

图 1 玉米成熟过程中籽粒乳线的变化 Fig. 1 Changes of milk line during ripening of corn
1.3 测定指标 1.3.1 常规营养成分指标

干物质(DM)、粗灰分(Ash)、有机物(OM)、酸性洗涤木质素(ADL)、钙(Ca)和磷(P)含量参考张丽英主编的《饲料分析及饲料质量检测技术》[8]进行测定;粗蛋白质(CP)含量采用凯氏定氮法测定;中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量采用Van Soest等[9]的方法测定;粗脂肪(EE)含量采用索氏提取法测定;水溶性碳水化合物(WSC)含量采用3, 5-二硝基水杨酸比色法测定;淀粉(Starch)含量采用高氯酸水解-蒽酮比色法测定;中性洗涤不溶蛋白(NDICP)和酸性洗涤不溶蛋白(ADICP)含量为测定NDF和ADF含量后,使用凯氏定氮法进行测定;可溶性蛋白(SCP)和非蛋白氮(NPN)含量依据Licitra等[10]方法测定。

1.3.2 发酵指标

称取25 g新鲜青贮样品,转移至榨汁机(HR2027,飞利浦),加入250 mL无菌蒸馏水,间歇榨汁搅拌5~6次,每次5 s。用4层纱布过滤上清液至250 mL带具塞灭菌三角瓶中,加塞混匀。取100 mL滤液于250 mL烧杯,立即使用pH计(HANNA HI 9125,意大利)测定pH。随后使用0.1 mol/L HCI滴定至pH为3.0,然后用0.1 mol/L NaOH滴定至pH为10.0,缓冲力(BC)按照pH每变化0.5个单位所消耗0.1 mol/L NaOH的体积进行计算;另取剩余滤液8 mL于10 mL离心管中,-20 ℃保存,用于后续测定挥发性脂肪酸(VFA)、乳酸和氨态氮(NH3-N)含量。VFA含量使用气相色谱法测定;乳酸含量使用对羟基联苯比色法测定;NH3-N含量采用苯酚-次氯酸钠比色法测定。按照王国艮[3]的方法计算发酵系数(FC)和费氏评分(FS),计算公式如下:

1.3.3 碳水化合物组分指标

碳水化合物各组分含量参考Lanzas等[11]的方法进行分类和计算,公式如下:

1.3.4 蛋白质组分指标

蛋白质各组分含量根据Sniffen等[12]的方法进行计算,公式如下:

1.3.5 预测能值指标

总可消化养分(TDN)根据营养成分含量,采用Weiss等[13]的方法进行计算,公式如下:

式中:NDFn为无氮中性洗涤纤维(NDFn=NDF-NDICP);公式中各组分的单位为DM基础的百分含量(%DM)。

消化能(DE)、代谢能(ME)、维持净能(NEm)和增重净能(NEg)依据NRC(2001)[14]在TDN基础上进行计算,公式如下:

泌乳净能(NEL)根据Undersander等[15]的方法进行计算,公式如下:

1.3.6 瘤胃降解率指标

选取3头安装永久性瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛,每天于06:00和18:00进行饲喂,全天自由饮水。采用尼龙袋法测定青贮饲料24和48 h的DM和NDF降解率。尼龙袋规格为12 cm×6 cm,孔径为50 μm,称量3 g左右青贮样品装入尼龙袋中,每个样品每个时间点每头牛设置4个重复,尼龙袋取出后,使用自来水冲洗干净,于65 ℃烘箱中烘干至恒重,后续测定DM和NDF含量,用于计算各时间点瘤胃降解率,计算公式如下:

1.4 统计分析

数据使用Excel 2013进行汇总和整理,使用SAS 9.1软件中使用GLM过程进行方差分析和Duncan氏法多重比较检验,结果以最小二乘均值表示,P < 0.05为差异显著,0.05≤P < 0.10为存在差异趋势。

2 结果 2.1 不同收获期对全株玉米青贮营养成分含量的影响

表 1可知,不同收获期全株玉米青贮的营养成分含量差异较大,随着收获期的延迟,全株玉米青贮的DM含量显著增加(P < 0.05),Ash含量显著降低(P < 0.05)。1/2乳线期全株玉米青贮的NDF、ADF和ADL含量显著高于2/3乳线期和3/4乳线期(P < 0.05),2/3乳线期全株玉米青贮的Ca含量显著高于3/4乳线期(P < 0.05)。各收获期全株玉米青贮的CP、EE和P含量无显著变化(P>0.05)。

表 1 不同收获期全株玉米青贮的营养成分含量(干物质基础) Table 1 Nutrient contents of whole corn silage in different harvest stages (DM basis)
2.2 不同收获期对全株玉米青贮碳水化合物组分含量的影响

表 2可知,随着收获期的延迟,全株玉米青贮的CB1含量显著增加(P < 0.05)。1/2乳线期全株玉米青贮的CHO、CA含量显著低于3/4乳线期(P < 0.05),1/2乳线期全株玉米青贮的CC和CB3含量显著高于2/3乳线期和3/4乳线期(P < 0.05)。各收获期全株玉米青贮的CB2含量无显著变化(P>0.05)。

表 2 不同收获期全株玉米青贮的碳水化合物组分含量(干物质基础) Table 2 Carbohydrate component contents of whole corn silage in different harvest stages (DM basis)
2.3 不同收获期对全株玉米青贮蛋白质组分含量的影响

表 3可知,各收获期全株玉米青贮的各蛋白质组分含量无显著变化(P>0.05)。

表 3 不同收获期全株玉米青贮的蛋白质组分含量(干物质基础) Table 3 Protein component contents of whole corn silage in different harvest stages (DM basis)
2.4 不同收获期对全株玉米青贮发酵品质的影响

表 4可知,1/2乳线期和2/3乳线期全株玉米青贮的乳酸含量显著高于3/4乳线期(P < 0.05),1/2乳线期全株玉米青贮的丙酸含量显著高于2/3乳线期和3/4乳线期(P < 0.05)。随着收获期的延迟,全株玉米青贮的发酵系数和费氏评分显著增加(P < 0.05)。各收获期全株玉米青贮的pH、BC、乙酸含量以及氨态氮/总氮(NH3-N/TN)无显著变化(P>0.05)。

表 4 不同收获期全株玉米青贮的发酵参数(干物质基础) Table 4 Fermentation parameters of whole corn silage in different harvest stages (DM basis)
2.5 不同收获期对全株玉米青贮预测能值的影响

表 5可知,随着收获期的延迟,全株玉米青贮的TDN含量、DE、ME均显著增加(P < 0.05)。1/2乳线期全株玉米青贮的NEm、NEg和NEL显著低于2/3乳线期和3/4乳线期(P < 0.05)。

表 5 不同收获期全株玉米青贮的预测能值(干物质基础) Table 5 Prediction energy of whole corn silage in different harvest stages (DM basis)
2.6 不同收获期对全株玉米青贮瘤胃降解率的影响

表 6可知,1/2乳线期和2/3乳线期全株玉米青贮的24和48 h的DMD显著低于3/4乳线期(P < 0.05)。各收获期全株玉米青贮的24和48 h的NDFD无显著变化(P>0.05)。

表 6 不同收获期全株玉米青贮的瘤胃降解率(干物质基础) Table 6 Rumen degradability of whole corn silage in different harvest stages (DM basis)
3 讨论 3.1 不同收获期对全株玉米青贮营养成分含量的影响

不同收获期对全株玉米青贮DM含量影响的研究结果比较一致,均随收获期的延迟,DM含量显著递增[16-20]。因此,生产上以DM含量作为判定收获期的方法是可行的。本试验中,玉米的收获期主要在蜡熟期,进一步根据玉米籽粒乳线的位置进行分类,共分为1/2乳线、2/3乳线和3/4乳线3个时期,各时期全株玉米青贮的DM含量分别为27.2%、32.2%和36.3%,该结果与和立文[16]报道的蜡熟期玉米青贮DM含量范围相一致,因此,本试验对于全株玉米青贮收获期的判定是准确的,为后续数据分析的有效性提供了保证。

玉米植株的生长成熟过程是一个营养物质不断沉积和转化的过程,植株各部分器官的代谢都会影响其营养成分[2]。本试验中,随着玉米收获期的延迟,全株玉米青贮的CP含量无显著变化,NDF含量下降,而CB1含量显著上升。尽管这些结果与其他研究报道的结果[16-18, 21-23]相一致,但本研究中的收获期主要集中在蜡熟期,没有研究完熟期玉米青贮的营养成分变化。而王运涛等[17]和朱慧森等[18]发现,完熟期玉米青贮的CP含量较蜡熟期显著下降,NDF含量显著上升。此外,和立文[16]和Johnson等[21]报道,完熟期玉米青贮的淀粉含量较蜡熟期显著下降。蜡熟期和完熟期营养成分含量存在差异的原因可能与玉米生长过程中营养物质的沉积规律不同有关,乳熟期至蜡熟期,CP和Starch的沉积速率相对于NDF和ADF沉积的速率更快,而蜡熟期至完熟期的营养物质沉积速率与之相反。综上所述,青贮玉米最佳收获期为蜡熟期,而蜡熟期的最佳收获时间为3/4乳线期。

3.2 不同收获期对全株玉米青贮发酵品质的影响

青贮饲料pH是反映其发酵品质优劣的重要指标之一,常规青贮的pH应在4.2以下[24],本试验各时期全株玉米青贮的pH均达到要求且都小于4.0。青贮中乳酸主要由乳酸菌产生,本试验中全株玉米青贮的乳酸含量随收获期的延长而降低的结果与其他研究结果[2, 16]相一致;而丙酸主要由丙酸菌分泌产生,全株玉米青贮的丙酸含量也随收获期的延长而降低,以上结果表明,青贮玉米的收获期能够影响其发酵过程中微生物的生长活动。NH3-N/TN直接反映青贮饲料中蛋白质的降解程度,其比值越大则青贮品质就越差。氨主要由梭状芽胞杆菌产生[25],降低饲料的水分含量能够有效抑制梭状芽胞杆菌的生长,进而降低蛋白质的降解以及氨的产生[3, 16],本试验中,随收获期的延迟,NH3-N/TN仅在数值上降低,可能与本试验中收获期的选择均在1/2乳线期之后有关。发酵系数主要反映青贮的发酵程度,发酵系数高于35分则表明发酵效果良好,低于35分则发酵不充分[26]。因此,本试验中,2/3乳线期和3/4乳线期的青贮发酵效果良好。费氏评分作为评估青贮饲料质量优劣的标准之一,评分值大于80分则表明青贮饲料质量为优级[3],但是,费氏评分主要由青贮DM和pH计算得出,在pH差异不大时,费氏评分主要受青贮DM的影响,因此,本研究中全株玉米青贮的费氏评分的变化规律与DM含量相一致。

3.3 不同收获期对全株玉米青贮预测能值和瘤胃降解率的影响

本试验中,随收获期的延迟,玉米青贮的TDN含量显著增加的结果与其NDF含量降低有关,陶春卫等[27]报道,TDN含量与NDF含量呈显著负相关。由于DE、ME、NEm和NEg均是根据TDN含量回归计算得出,因此这些指标的变化趋势与TDN含量相一致。随收获期的延迟,DMD增加的结果与其他研究结果[28]相一致,其原因是该阶段玉米籽粒的产量不断增加直至最大值[2],籽粒占整株玉米的比例升高进而增加DMD。但朱慧森等[18]发现,完熟期全株玉米青贮的DMD和NDFD显著低于乳熟期和蜡熟期。其原因是蜡熟期至完熟期,玉米籽粒的DM含量变化不大,但玉米植株的NDF和ADF含量增加,并且秸秆的木质化程度不断升高[29],进而降低了DMD。综上所述,蜡熟期3/4乳线时,全株玉米青贮具有较高的TDN含量以及DMD和NDFD。

4 结论

在本试验条件下,在蜡熟期3/4乳线期进行收获,全株玉米青贮具有最优的营养成分含量、发酵品质以及DMD。

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