研究论文

不同留茬高度对全株玉米青贮营养成分、发酵品质、瘤胃降解率和奶牛生产性能的影响

  • 任凯 , 1 ,
  • 孔凡林 2 ,
  • 季少雄 2 ,
  • 刘思源 2 ,
  • 吉虹锦 2 ,
  • 李祥浩 3 ,
  • 邵伟 , 1, * ,
  • 李胜利 , 1, 2, *
展开
  • 1 新疆农业大学动物科学学院,乌鲁木齐 830052
  • 2 中国农业大学动物科技学院,畜禽营养与饲养全国重点实验室,北京 100193
  • 3 塔里木大学动物科学与技术学院,阿拉尔 843300
* 邵 伟,教授,博士生导师,E-mail: ;
李胜利,教授,博士生导师,E-mail:

任 凯(1997—),男,新疆奎屯人,硕士研究生,动物营养与饲料科学专业。E-mail:

Office editor: 武海龙

收稿日期: 2024-03-12

  网络出版日期: 2024-09-08

基金资助

财政部和农业农村部-国家现代农业产业技术体系资助(CARS36)

乌兰察布市关键技术攻关项目(2021GJ206)

Effects of Different Stubble Heights on Nutrient Composition, Fermentation Quality, Rumen Degradation Rate and Dairy Cows, Performance of Whole-Plant Corn Silage

  • REN Kai , 1 ,
  • KONG Fanlin 2 ,
  • JI Shaoxiong 2 ,
  • LIU Siyuan 2 ,
  • JI Hongjin 2 ,
  • LI Xianghao 3 ,
  • SHAO Wei , 1, * ,
  • LI Shengli , 1, 2, *
Expand
  • 1 College of Animal Science, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China
  • 2 State Key Laboratory of Animal Nutrition and Feeding, College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China
  • 3 College of Animal Science and Technology, Tarim University, Alar 843300, China
* SHAO Wei, professor, E-mail: ;
LI Shengli, professor, E-mail:

Received date: 2024-03-12

  Online published: 2024-09-08

摘要

本试验旨在探究不同留茬高度对全株玉米青贮营养成分、发酵品质、瘤胃降解率和奶牛生产性能的影响。试验玉米品种选用“东科301”,采用单因素试验设计,在同一时间和地点对处于蜡熟期的全株玉米进行收割,3组留茬高度分别为20、30和40 cm,各留茬高度重复取样3次,对全株玉米青贮前后营养成分、发酵品质及营养物质降解率和降解参数进行测定;并选择45头泌乳奶牛,根据胎次(3胎)、泌乳天数[(44.8±5.0) d]、产奶量[(43.5±1.5) kg/d]和体况评分(3.5分)将其随机分为3组(每组15头),分别饲喂含有不同留茬高度(20、30和40 cm)全株玉米青贮的全混合日粮,预试期10 d,正试期60 d。结果显示:1)40 cm组全株玉米青贮前后中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量显著低于20 cm组(P<0.05),淀粉、水溶性碳水化合物、非纤维性碳水化合物含量和相对饲喂价值显著高于20 cm组(P<0.05)。2)30 cm组和40 cm组全株玉米青贮的乙酸、丙酸和总挥发性脂肪酸含量显著高于20 cm组(P<0.05),丁酸含量显著低于20 cm组(P<0.05)。3)40 cm组全株玉米青贮的72 h干物质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维降解率显著高于20 cm组(P<0.05),干物质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和淀粉有效降解率显著高于20 cm组(P<0.05)。4)40 cm组产奶量、4%乳脂校正乳、能量校正乳、饲料转化率及乳脂、乳蛋白含量显著高于20 cm组和30 cm组(P<0.05)。由此可见,提高全株玉米的留茬高度不仅提升了全株玉米青贮的营养价值、青贮品质和可消化物质含量,饲喂后还有助于提升奶牛产奶量和饲料转化率,增加牛奶中乳脂和乳蛋白含量,改善牛奶品质。本试验条件下,全株玉米的适宜留茬高度为40 cm。

本文引用格式

任凯 , 孔凡林 , 季少雄 , 刘思源 , 吉虹锦 , 李祥浩 , 邵伟 , 李胜利 . 不同留茬高度对全株玉米青贮营养成分、发酵品质、瘤胃降解率和奶牛生产性能的影响[J]. 动物营养学报, 2024 , 36(9) : 5722 -5735 . DOI: 10.12418/CJAN2024.487

Abstract

The aim of this experiment was to investigate the effects of different stubble heights on nutrient composition, fermentation quality, rumen degradation rate and dairy cows, performance of whole-plant corn silage. The experimental corn variety was “Dongke 301”, and a one-way experimental design was adopted, the whole-plant corn at the wax maturity stage was harvested at the same time and place, the stubble heights were set at 20, 30 and 40 cm for three groups, respectively, and the sampling of stubble height was repeated for 3 times. The nutrient composition, fermentation quality and nutrient degradation rates and degradation parameters of whole-plant corn before and after silage were determined. Forty-five lactating dairy cows were selected and randomly divided into three groups (15 cows in each group) according to parity (3 parity), lactation days [(44.8±5.0) d], milk yield [(43.5±1.5) kg/d] and body condition score (3.5 score), and cows were fed total mixed rations which contained whole-plant corn silage with different stubble heights (20, 30 and 40 cm), the pre-experimental period lasted for 10 days, and the experimental period lasted for 60 days. The results showed as follows: 1) the contents of neutral detergent fiber and acid detergent fiber in whole-plant corn before and after silage of group 40 cm were significantly lower than those of group 20 cm (P<0.05), and the contents of starch, water-soluble carbohydrates and non-fibrous carbohydrates and relative feeding value were significantly higher than those of group 20 cm (P<0.05). 2) The contents of acetic acid, propionic acid and total volatile fatty acids in whole-plant corn silage of group 30 cm and group 40 cm were significantly higher than those of group 20 cm (P<0.05), and the butyric acid content was significantly lower than that of group 20 cm (P<0.05). 3) The 72 h degradation rates of dry matter, neutral detergent fiber and acid detergent fiber of whole-plant corn silage of group 40 cm were significantly higher than those of group 20 cm (P<0.05), and the effective degradation rates of dry matter, neutral detergent fiber, acid detergent fiber and starch were significantly higher than those of group 20 cm (P<0.05). 4) The milk yield, 4% milk fat corrected milk, energy corrected milk, feed conversion rate and milk fat and milk protein contents of group 40 cm were significantly higher than those of group 20 cm (P<0.05). In conclusion, increasing the stubble height of whole-plant corn not only enhances the nutritional value, silage quality and digestible substance contents of whole-plant corn silage, but also helps to improve the milk yield and feed conversion rate of dairy cows after feeding, as well as increases the contents of milk fat and milk protein, and improves the milk quality. Under the conditions of this experiment, the appropriate stubble height of whole-plant corn is 40 cm.

全株玉米青贮具有营养丰富、适口性好、饲料转化率(FCR)高和生产性价比高等优点,是奶牛场不可或缺的优质粗饲料[1]。现阶段“双30”标准[即全株玉米青贮的干物质(DM)含量需达到鲜重的30%,同时淀粉(Starch)含量占全株玉米青贮DM的30%]已成为规模化奶牛场对全株玉米青贮品质的基本要求[2],而生产高品质的全株玉米青贮除了受玉米品种、收获期、制作工艺等影响外,还与留茬高度密切相关[3-4]。适宜的留茬高度是制作高质量全株玉米青贮的重要保证,留茬高度的选择可显著影响青贮饲料的发酵品质和营养成分。
研究表明,增加全株玉米留茬高度可提升其青贮营养物质含量和纤维消化率,提高饲料利用效率[5-6];随着留茬高度的增加,青贮饲料的中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量下降,DM和Starch含量增加[3,7],全株玉米青贮的营养水平和发酵品质获得提升[8]。然而,过高的留茬高度会造成全株玉米鲜物质产量和经济效益的减少,影响后茬作物的种植[3,9]。王丽学等[3]通过全株玉米产量和品质的隶属函数比较,认为全株玉米适宜留茬高度为24 cm。李文才等[9]通过对青贮玉米产量、青贮品质和MILK2006指数的比较表明,青贮玉米的适宜留茬高度为15 cm。户林其等[8]对全株玉米青贮营养成分和体外发酵指标做了对比,认为全株玉米青贮的适宜留茬高度为40 cm。王胜男等[10]对青贮玉米营养品质和体外消化做了研究,认为留茬高度在35~45 cm时能保证青贮玉米品质和营养成分的最大化。由于现有研究对留茬高度的选定并不一致,且针对青贮品质的评价指标不够全面,未见综合全株玉米青贮前后饲料品质、瘤胃降解特性及饲喂效果的研究。因此,本试验选取单一玉米品种为试验材料,通过比较3个留茬高度(20、30和40 cm)对全株玉米青贮前后营养成分、发酵品质、奶牛瘤胃降解特性的变化,以及饲喂不同留茬高度全株玉米青贮对奶牛泌乳性能和乳成分的影响,旨在探究实际生产条件下留茬高度的改变对全株玉米青贮营养价值和奶牛生产性能的影响,为全株玉米青贮留茬高度的选择提供数据支持和参考依据。

1 材料与方法

1.1 伦理声明

本研究动物试验程序均按中国农业大学动物道德伦理委员会批准的方案进行,动物试验伦理批准编号:AW42504202-1-2。

1.2 试验材料

全株玉米来源于辽宁越秀辉山乳业沈北作业区,收获时期为蜡熟期,玉米品种为“东科301”,该品种单株平均高度为3.45 m,穗位1.45 m,绿叶数7~8片,玉米数1个,种植密度约7株/m2,刈割时间为2022年10月。

1.3 试验设计

本试验采用单因素试验设计,3组收割时留茬高度分别为20、30和40 cm,每组重复取样3次。全株玉米经收割机(CLAAS-850)采集,切割长度为2 cm;青贮加工方式为裹包制作,各组分别制作400包,青贮时间为60 d。青贮添加剂为乳酸菌青贮剂(乳酸菌数量≥2.5×1011 CFU/g,主要菌种为植物乳杆菌、布氏乳杆菌和戊糖片球菌),每吨青贮原料添加1 g,添加方式为溶水喷洒。

1.4 样品收集

全株玉米青贮前,经多点取样后再采用“四分法”随机取样,各留茬高度重复取样3次,装入聚乙烯袋(规格为35 cm×25 cm),每袋重量约350 g,通过真空包装机进行密封处理,-20 ℃保存,用于实验室条件下全株玉米原料常规营养成分测定。
全株玉米经60 d青贮后,各组随机选取3包,使用青贮采样器取样,取样方式同全株玉米取样,用于实验室条件下全株玉米青贮常规营养成分和发酵品质测定。

1.5 营养成分测定

全株玉米原料、全株玉米青贮和饲粮的DM、粗脂肪(EE)和粗灰分(Ash)含量测定参照张丽英[11]的方法;粗蛋白质(CP)含量采用杜马斯燃烧定氮法,使用定氮仪(Rapid N Exceed,德国Elementar公司)测定[12];NDF和ADF含量采用Van Soest[13]的方法,使用纤维分析仪(ANKOM-A2000,美国ANKOM公司)测定;Starch含量采用试剂盒(北京智微科技有限公司)测定;水溶性碳水化合物(WSC)和非纤维性碳水化合物(NFC)含量通过近红外分析仪(DS2500,瑞典FOSS公司)测定[10,14]。饲粮的钙、磷含量测定参照NY/T 3318—2018的方法。

1.6 发酵品质测定

分别从各留茬高度全株玉米青贮样品中取出约20 g放入锥形瓶中,向装有青贮样品的锥形瓶加入180 mL去离子水,并确保青贮样品与去离子水充分混匀,覆膜封口后将其放置在4 ℃环境中保存24 h。将低温保存所得的浸提液经4层纱布初步分离杂质后,再用定量滤纸过滤到另一个锥形瓶中,最终所得的滤液用于发酵品质测定。
pH用精密pH计(PHS-3C,上海精密科学仪器有限公司)测定,氨态氮(NH3-N)含量采用苯酚-次氯酸钠比色法[15]测定,乳酸(LA)含量使用近红外分析仪(DS2500,瑞典FOSS公司)测定,乙酸(AA)、丙酸(PA)、丁酸(BA)及总挥发性脂肪酸(TVFA)含量使用气象色谱仪(GC-8600,北京北分天普仪器技术有限公司)测定。

1.7 相对饲喂价值(RFV)

RFV根据公式[16]进行计算:
DMI=120/NDF;
DDM=88.9-0.779ADF;
RFV=DMI×DDM/1.29。
式中:DMI为干物质采食量;DDM为可消化干物质。

1.8 瘤胃降解率测定试验

1.8.1 试验设计及饲养管理

试验动物为3头体况评分一致、3胎次、泌乳日龄70 d、体重680 kg且健康状况良好的泌乳期荷斯坦瘘管奶牛。每日分别于07:00和17:00进行饲喂,自由饮水。基础饲粮根据NRC(2001)营养需要进行制定,其组成及营养水平见表1。试验于2023年7月于辽宁越秀辉山乳业登仕堡牧场进行,历时5 d。
表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) %

项目Items 含量Content
原料Ingredients
玉米青贮Corn silage 21.40
苜蓿干草Alfalfa hay 11.24
全棉籽Whole cottonseed 7.11
湿啤酒糟Wet brewer’s grains 4.72
糖蜜豆皮Molasses bean peel 6.07
玉米粉Corn meal 29.28
豆粕Soybean meal 10.89
菜籽粕Rapeseed meal 2.18
玉米蛋白粉Corn gluten meal 0.70
脂肪酸钙Fatty acid calcium 1.69
石粉Limestone 0.39
小苏打NaHCO3 0.31
食盐NaCl 0.30
氧化镁MgO 0.20
缓释尿素Slow-release urea 0.49
葡萄糖Glucose 1.16
预混料Premix1) 1.87
合计Total 100.00
营养水平Nutrient levels2)
干物质DM 48.37
粗蛋白质CP 16.03
中性洗涤纤维NDF 29.06
酸性洗涤纤维ADF 17.53
淀粉Starch 29.13
钙Ca 0.61
磷P 0.57
泌乳净能NEL/(MJ/kg) 6.93

1)每千克预混料含有 One kg of the premix contained the following:VA 9 480 IU,VE 229.2 IU,Cu 1 814.35 mg,Zn 18 760.06 mg,Mn 11 674.90 mg,Se 26.22 mg,Co 143.77 mg,Fe 78.40 mg。

2)泌乳净能为计算值,参照NRC(2001),其余营养水平为实测值。NEL was a calculated value, referring to NRC (2001), while the other nutrient levels were measured values.

1.8.2 瘤胃降解率测定

将不同留茬高度的全株玉米青贮风干样品粉碎,并过1 mm筛。准确称量并记录尼龙袋重量和样品重量,每5 g样品装入孔径为50 μm,长×宽为12 cm×8 cm的尼龙袋中。经橡皮筋绑定封口后,将装有过筛样品的尼龙袋每6个用橡皮筋绑定在一根橡胶管上,确保其牢固,不出现渗漏。再将此橡胶管的另一端穿上长度约50 cm的尼龙线,牢牢拴系在钥匙环上,确保其不脱落。每头试验瘘管牛每个时间点设定2个平行样本,晨饲前投入瘤胃中进行培养,与瘤胃内容物充分接触。设定培养时间分别为0、4、7、12、24、30、36、48和72 h,在各时间点将尼龙袋从瘤胃中取出,并在自来水下冲洗,直到尼龙袋中流出的水变得清澈无味。将冲洗过的尼龙袋样品置于烘箱中,于65 ℃烘干至恒重,之后粉碎尼龙袋中的饲料残渣,测定瘤胃中DM、NDF、ADF和Starch的动态降解率和有效降解率。

1.8.3 计算方法

瘤胃营养物质降解率计算公式为:
某营养物质的降解率(%)=[(降解前该营养
物质的含量-降解后该营养物质的含量)/降解前该营养物质的含量]×100。
根据Ørskov等[17]提出的瘤胃降解参数模型计算瘤胃动态降解参数和有效降解率,某营养物质及其在瘤胃中滞留时间符合指数曲线公式:
P=a+b(1-e-ct)。
式中:P代表t时刻的实时降解率(%);t代表样品在瘤胃中的停留时间(h);ab分别代表快速降解部分(%)和慢速降解部分(%);c代表慢速降解部分的降解速率(%/h)。
有效降解率计算公式为:
ED=a+b×c/(k+c)。
式中:ED代表有效降解率(%);ab分别代表快速降解部分(%)和慢速降解部分(%);c代表慢速降解部分的降解速率(%/h);k代表瘤胃外流速率(%/h),参考刘艳芳等[18]k取0.031%/h。

1.9 奶牛生产性能测定试验

1.9.1 试验设计及饲养管理

选择45头泌乳奶牛,根据胎次(3胎)、泌乳天数[(44.8±5.0) d]、产奶量[(43.5±1.5) kg/d)和体况评分(3.5分)将其随机分为3组(分别为20、30和40 cm组,每组15头),分别饲喂参照NRC(2001)营养需要配制的含有不同留茬高度(20、30和40 cm)全株玉米青贮的全混合日粮(TMR),试验饲粮组成及营养水平见表2。试验于2023年5—8月在辽宁越秀辉山乳业石头牧场进行,预试期10 d,正试期60 d。试验期间3组试验牛散放式饲养,自由采食,自由饮水,每日挤奶3次(06:00、14:00和22:00)。
表2 试验饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 2 Composition and nutrient levels of experimental diets (air-dry basis) %

项目
Items
20 cm组
Group 20 cm
30 cm组
Group 30 cm
40 cm组
Group 40 cm
原料Ingredients
留茬高度20 cm全株玉米青贮Whole-plant corn silage of stubble height 20 cm 23.56
留茬高度30 cm全株玉米青贮Whole-plant corn silage of stubble height 30 cm 24.17
留茬高度40 cm全株玉米青贮Whole-plant corn silage of stubble height 40 cm 24.64
苜蓿干草Alfalfa hay 10.59 10.51 10.44
全棉籽Whole cottonseed 6.78 6.73 6.68
湿啤酒糟Wet brewer’s grains 4.54 4.50 4.47
糖蜜豆皮Molasses bean peel 3.76 3.73 3.71
玉米粉Corn meal 28.47 28.24 28.07
豆粕Soybean meal 10.73 10.65 10.58
菜籽粕Rapeseed meal 2.14 2.12 2.11
玉米蛋白粉Corn gluten meal 0.69 0.68 0.68
甘蔗糖蜜Cane molasses 2.44 2.42 2.41
脂肪酸钙Fatty acid calcium 1.63 1.62 1.61
石粉Limestone 0.38 0.38 0.38
小苏打NaHCO3 0.31 0.31 0.30
食盐NaCl 0.29 0.29 0.29
氧化镁MgO 0.20 0.20 0.20
缓释尿素Slow-release urea 0.50 0.49 0.49
葡萄糖Glucose 1.15 1.14 1.13
预混料Premix1) 1.84 1.82 1.81
合计Total 100.00 100.00 100.00
营养水平Nutrient levels2)
干物质DM 48.22 48.52 48.71
粗蛋白质CP 15.99 16.07 16.01
粗脂肪EE 7.65 8.03 7.77
粗灰分Ash 7.32 7.56 7.52
中性洗涤纤维NDF 29.38 28.73 26.19
酸性洗涤纤维ADF 17.57 17.49 16.13
淀粉Starch 28.31 29.94 30.11
钙Ca 0.61 0.60 0.66
磷P 0.56 0.59 0.57
泌乳净能NEL/(MJ/kg) 6.90 6.95 6.97

1)每千克预混料含有 One kg of the premix contained the following:VA 1 200 000 IU,VD 360 000 IU,VE 9 950 IU,Ca 139 g,Cu 3.4 g,Zn 10.4 g,Mn 8.0 g,Co 0.2 g,Fe 2.0 g。

2)泌乳净能为计算值,参照NRC(2001),其余营养水平为实测值。NEL was a calculated value, referring to NRC (2001), while the other nutrient levels were measured values.

1.9.2 生产性能及乳成分的测定

每日准确记录每头试验牛的产奶量,根据各组试验牛所在圈舍的饲喂量和剩余饲料量计算各组奶牛平均干物质采食量(DMI)。于正试期第1、30和60天采集所有试验牛的奶样,并将早、中、晚采集的奶样按4:3:3比例混合50 mL,使用牛奶综合指标分析仪(CombiFoss6000,丹麦)和体细胞测定仪连体机(FossmaticFC,丹麦)分析奶样中乳脂、乳蛋白、乳糖、乳尿素氮(MUN)含量及体细胞数(SCC)。其他相关指标计算公式如下:
30 d泌乳持续力(%)=(测试日产奶量/上次产奶量)×100;
4%乳脂校正乳(4%FCM,kg)=0.4×产奶量+15×乳脂含量;
FCR=4%FCM/DMI;
能量校正乳(ECM,kg)=0.327×产奶量+12.95×乳脂含量+7.2×乳蛋白含量。

1.10 数据处理及统计分析

采用SAS 9.4统计软件中非线性指数模型计算降解参数[快速降解部分(a)、慢速降解部分(b)和慢速降解部分的降解速率(c)]。原始测定数据经Excel 2021汇总整理后,采用SPSS 26.0统计软件中的单因素方差分析(one-way ANOVA)进行数据统计分析,并采用Duncan氏法进行多重比较。结果以“平均值±标准差”表示,以P<0.05为差异显著。

2 结果

2.1 不同留茬高度对全株玉米原料营养成分的影响

表3可知,20 cm组全株玉米原料的NDF和ADF含量显著高于30 cm组和40 cm组(P<0.05),而Starch和NFC含量则显著低于30 cm组和40 cm组(P<0.05)。40 cm组全株玉米原料的EE含量显著低于20 cm组和30 cm组(P<0.05),而WSC含量显著高于20 cm组和30 cm组(P<0.05)。留茬高度对全株玉米营养原料的DM、CP和Ash含量无显著影响(P>0.05)。
表3 不同留茬高度对全株玉米原料营养成分的影响

Table 3 Effects of different stubble heights on nutrient composition of whole-plant corn raw material %

项目
Items
留茬高度Stubble height/cm P
P-value
20 30 40
干物质DM 37.22±1.75 37.36±1.95 38.28±1.47 0.589
粗蛋白质CP 5.60±0.23 6.38±0.85 6.28±0.61 0.136
中性洗涤纤维NDF 36.60±0.48a 33.36±1.87b 31.41±2.31b 0.002
酸性洗涤纤维ADF 19.37±0.39a 17.62±1.24b 16.55±1.39b 0.005
粗脂肪EE 4.11±0.13a 3.88±0.31a 3.27±0.17b <0.001
粗灰分Ash 3.94±0.20 3.92±0.20 3.86±0.28 0.850
淀粉Starch 36.79±1.35b 40.97±1.62a 41.41±1.81a <0.001
水溶性碳水化合物WSC 4.15±1.14b 4.68±0.69b 6.34±1.03a <0.001
非纤维性碳水化合物NFC 46.29±1.99b 47.97±1.68a 48.49±2.00a 0.020

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 不同留茬高度对全株玉米青贮营养成分和RFV的影响

表4可知,20 cm组全株玉米青贮的Ash含量显著高于30 cm组和40 cm组(P<0.05),而30 cm组和40 cm组之间全株玉米青贮的Ash含量无显著差异(P>0.05)。40 cm组全株玉米青贮的NDF、ADF含量显著低于20 cm组和30 cm组(P<0.05),Starch、WSC、NFC含量以及RFV显著高于20 cm组和30 cm组(P<0.05);而20 cm组和30 cm组之间全株玉米青贮的NDF、ADF、Starch、WSC、NFC含量及RFV差异不显著(P>0.05)。留茬高度对全株玉米青贮的DM、CP和EE含量无显著影响(P>0.05)。
表4 不同留茬高度对全株玉米青贮营养成分和RFV的影响

Table 4 Effects of different stubble heights on nutrient composition and RFV of whole-plant corn silage

项目
Items
留茬高度Stubble height/cm P
P-value
20 30 40
干物质DM/% 32.17±1.11 33.26±1.77 34.12±2.49 0.292
粗蛋白质CP/% 7.27±0.49 7.68±0.17 7.22±0.30 0.114
中性洗涤纤维NDF/% 35.62±2.91a 35.00±1.17a 32.00±1.17b 0.012
酸性洗涤纤维ADF/% 17.80±1.42a 17.41±0.43a 15.75±0.41b 0.003
粗脂肪EE/% 3.52±0.15 3.44±0.13 3.49±0.06 0.540
粗灰分Ash/% 4.16±0.72a 3.85±0.13b 3.85±0.11b <0.001
淀粉Starch/% 35.86±1.82b 38.14±2.52b 41.44±2.34a 0.007
水溶性碳水化合物WSC/% 1.64±0.41b 1.90±0.44b 2.36±0.51a <0.001
非纤维性碳水化合物NFC/% 47.21±2.15b 48.02±2.66b 51.82±2.06a <0.001
相对饲喂价值RFV 197.28±8.92b 200.44±7.55b 223.03±8.72a 0.006

2.3 不同留茬高度对全株玉米青贮发酵品质的影响

表5可知,20 cm组全株玉米青贮的AA、PA、TVFA含量显著低于30 cm组和40 cm组(P<0.05),BA含量显著高于30 cm组和40 cm组(P<0.05);而30 cm组和40 cm组之间全株玉米青贮的AA、PA、BA和TVFA含量差异不显著(P>0.05)。留茬高度对全株玉米青贮pH、LA和NH3-N含量无显著影响(P>0.05)。
表5 不同留茬高度对全株玉米青贮发酵品质的影响

Table 5 Effects of different stubble heights on fermentation quality of whole-plant corn silage

项目
Items
留茬高度Stubble height/cm P
P-value
20 30 40
pH 3.85±0.08 3.83±0.06 3.80±0.06 0.223
乳酸LA/% 5.22±0.75 4.72±0.84 4.59±0.85 0.459
氨态氮NH3-N/(mmol/L) 4.58±0.09 4.70±0.31 4.35±0.15 0.186
乙酸AA/(mmol/L) 34.21±1.64b 65.45±5.78a 69.12±5.14a <0.001
丙酸PA/(mmol/L) 12.03±0.16b 15.36±1.13a 15.08±0.48a <0.001
丁酸BA/(mmol/L) 1.24±0.07a 0.90±0.09b 0.70±0.25b 0.006
总挥发性脂肪酸TVFA/(mmol/L) 53.06±1.81b 88.28±7.70a 90.71±6.23a <0.001

2.4 不同留茬高度全株玉米青贮在奶牛瘤胃中的营养物质降解率及降解参数

2.4.1 不同留茬高度全株玉米青贮DM降解率及降解参数

表5可知,在0~36 h时,留茬高度对全株玉米青贮的DM降解率无显著影响(P>0.05);在48和72 h时,40 cm组全株玉米青贮的DM降解率显著高于20 cm组和30 cm组(P<0.05),20 cm组和30 cm组之间全株玉米青贮的DM降解率无显著差异(P>0.05)。留茬高度对全株玉米青贮DM的降解参数a、b和c无显著影响(P>0.05),但40 cm组的DM有效降解率显著高于20 cm组和30 cm组(P<0.05),而20 cm组和30 cm组之间DM有效降解率无显著差异(P>0.05)。
表6 不同留茬高度全株玉米青贮DM降解率及降解参数

Table 6 DM degradation rates and degradation parameters of whole-plant corn silage with different stubble heights

项目
Items
留茬高度Stubble height/cm P
P-value
20 30 40
降解率Degradation rates/%
0 h 17.98±1.56 19.24±2.66 21.23±3.20 0.230
4 h 21.74±7.43 22.09±5.01 24.86±9.11 0.730
7 h 23.79±1.35 23.44±2.18 26.48±3.32 0.326
12 h 27.61±3.90 28.08±1.13 32.40±5.63 0.193
24 h 38.27±7.28 38.90±5.70 43.95±9.42 0.410
30 h 47.05±5.14 48.60±4.50 50.02±5.44 0.604
36 h 48.68±1.66 50.00±5.94 55.42±6.11 0.083
48 h 55.32±2.23b 56.33±2.03b 62.44±2.33a <0.001
72 h 60.14±2.04b 62.72±2.59b 70.46±4.34a <0.001
降解参数Degradation parameters
快速降解部分a/% 14.50±2.27 14.43±1.17 16.86±0.94 0.190
慢速降解部分b/% 57.79±4.51 58.69±3.83 63.10±4.75 0.293
慢速降解部分的降解速率c/(%/h) 0.027±0.011 0.025±0.005 0.024±0.006 0.864
有效降解率ED/% 40.03±1.46b 40.55±1.14b 45.17±0.62a 0.003

2.4.2 不同留茬高度全株玉米青贮NDF降解率及降解参数

表7可知,在0~30 h时,留茬高度对全株玉米青贮的NDF降解率无显著影响(P>0.05);在36、48和72 h时,40 cm组全株玉米青贮的NDF降解率显著高于20 cm组和30 cm组(P<0.05),而20 cm组和30 cm组之间NDF降解率无显著差异(P>0.05)。留茬高度对全株玉米青贮NDF的降解参数a、b和c无显著影响(P>0.05),但40 cm组的NDF有效降解率显著高于20 cm组和30 cm组(P<0.05),而20 cm组和30 cm组之间NDF有效降解率无显著差异(P>0.05)。
表7 不同留茬高度全株玉米青贮NDF降解率及降解参数

Table 7 NDF degradation rates and degradation parameters of whole-plant corn silage with different stubble heights

项目
Items
留茬高度Stubble height/cm P
P-value
20 30 40
降解率Degradation rates/%
0 h 8.68±0.46 9.54±1.93 8.39±3.17 0.744
4 h 9.45±0.64 10.05±1.11 10.84±1.77 0.327
7 h 12.71±2.22 13.58±1.46 14.32±2.13 0.464
12 h 16.03±1.26 17.51±3.13 19.27±4.50 0.334
24 h 31.55±1.91 32.61±6.35 35.07±8.82 0.640
30 h 38.25±4.55 41.42±6.23 43.16±3.65 0.370
36 h 41.84±2.64b 42.12±0.65b 46.53±0.47a 0.004
48 h 47.01±3.57b 49.06±0.71b 54.32±3.95a 0.004
72 h 53.80±4.68b 55.82±1.79b 61.54±4.11a 0.014
降解参数Degradation parameters
快速降解部分a/% 5.05±0.40 5.31±2.04 6.38±2.04 0.615
慢速降解部分b/% 65.19±4.59 65.75±8.36 74.96±9.89 0.528
慢速降解部分的降解速率c/(%/h) 0.023±0.008 0.024±0.009 0.021±0.004 0.834
有效降解率ED/% 31.57±0.29b 32.93±0.98b 35.77±1.31a 0.005

2.4.3 不同留茬高度全株玉米青贮ADF降解率及降解参数

表8可知,在0、4、7、12和30 h时,留茬高度对全株玉米青贮的ADF降解率无显著影响(P>0.05);在24和36 h时,40 cm组全株玉米青贮的ADF降解率显著高于20 cm组和30 cm组(P<0.05),而20 cm组和30 cm组之间ADF降解率差异不显著(P>0.05);在48 h时,40 cm组全株玉米青贮的ADF降解率显著高于20 cm组(P<0.05);在72 h时,30 cm组和40 cm组全株玉米青贮的ADF降解率显著高于20 cm组(P<0.05)。留茬高度对全株玉米青贮ADF的降解参数a、b和c无显著影响(P>0.05);但40 cm组的ADF有效降解率显著高于20 cm组(P<0.05)。
表8 不同留茬高度全株玉米青贮ADF降解率及降解参数

Table 8 ADF degradation rates and degradation parameters of whole-plant corn silage with different stubble heights

项目
Items
留茬高度Stubble height/cm P
P-value
20 30 40
降解率Degradation rates/%
0 h 9.26±2.70 9.12±0.41 9.42±2.33 0.986
4 h 9.28±1.03 9.51±1.00 10.20±0.42 0.310
7 h 13.11±2.37 13.66±2.02 15.03±1.39 0.306
12 h 19.25±2.08 19.35±0.36 21.60±1.55 0.069
24 h 25.47±1.95b 26.16±2.25b 31.51±2.19a <0.001
30 h 31.17±4.42 33.28±3.66 36.04±4.67 0.201
36 h 39.70±0.85b 40.28±1.26b 44.61±3.21a 0.003
48 h 44.08±3.93b 46.85±3.65ab 49.83±3.80a 0.018
72 h 50.12±1.81b 55.51±3.44a 58.76±3.63a 0.004
降解参数Degradation parameters
快速降解部分a/% 6.37±1.35 6.54±0.23 7.30±0.78 0.486
慢速降解部分b/% 64.12±10.75 77.57±10.83 74.51±5.14 0.180
慢速降解部分的降解速率c/(%/h) 0.017±0.005 0.015±0.003 0.017±0.001 0.601
有效降解率ED/% 28.52±2.13b 30.94±1.00ab 33.92±1.64a 0.010

2.4.4 不同留茬高度全株玉米青贮Starch降解率及降解参数

表9可知,留茬高度对全株玉米青贮Starch的降解率和降解参数a、b和c无显著影响(P>0.05),但40 cm组的Starch有效降解率显著高于20 cm组和30 cm组(P<0.05)。
表9 不同留茬高度全株玉米青贮Starch降解率及降解参数

Table 9 Starch degradation rates and degradation parameters of whole-plant corn silage with different stubble heights

项目
Items
留茬高度Stubble height/cm P
P-value
20 30 40
降解率Degradation rates/%
0 h 40.63±8.28 39.96±8.85 38.45±9.42 0.919
4 h 73.77±0.25 75.87±4.90 77.52±4.92 0.528
7 h 78.52±2.64 79.09±3.07 81.10±3.75 0.471
12 h 83.35±2.40 85.66±4.66 87.87±3.32 0.140
24 h 88.81±3.97 90.04±2.52 92.51±1.59 0.300
30 h 91.88±3.15 92.88±1.80 94.15±2.95 0.455
36 h 94.87±1.80 95.44±5.48 96.94±1.48 0.672
48 h 97.03±1.19 97.52±1.59 98.88±0.07 0.192
72 h 98.93±0.74 99.04±0.44 99.73±0.25 0.249
降解参数Degradation parameters
快速降解部分a/% 68.02±2.38 70.39±3.48 68.00±8.32 0.827
慢速降解部分b/% 31.37±2.18 28.91±3.07 31.03±7.20 0.792
慢速降解部分的降解速率c/(%/h) 0.046±0.008 0.047±0.014 0.077±0.049 0.406
有效降解率ED/% 86.78±0.61b 87.74±0.83b 89.62±0.82a 0.010

2.5 饲喂不同留茬高度全株玉米青贮对奶牛生产性能及乳成分的影响

表10可知,40 cm组产奶量、4%FCM、ECM和FCR显著高于20 cm组和30 cm组(P<0.05);30 cm组产奶量、4%FCM和ECM显著高于20 cm组(P<0.05),但FCR与20 cm组相比无显著差异(P>0.05)。40 cm组乳脂和乳蛋白含量均显著高于30 cm组和20 cm组(P<0.05),30 cm组乳脂和乳蛋白含量显著高于20 cm组(P<0.05)。3组之间30 d泌乳持续力和乳糖、MUN含量及SCC无显著差异(P>0.05)。
表10 饲喂不同留茬高度全株玉米青贮对奶牛生产性能及乳成分的影响

Table 10 Effects of feeding whole-plant corn silage with different stubble heights on performance and milk composition of dairy cows

项目
Items
留茬高度Stubble height/cm P
P-value
20 30 40
产奶量Milk yield/(kg/d) 42.80±1.94c 44.13±2.71b 47.14±2.58a <0.001
4%乳脂校正乳4%FCM/kg 37.60±1.70c 40.50±2.48b 45.22±2.48a <0.001
能量校正乳ECM/kg 41.35±1.87c 44.48±2.73b 49.48±2.71a <0.001
饲料转化率FCR 1.67±0.19b 1.72±0.14b 1.94±0.18a <0.001
30 d泌乳持续力30 d lactation sustainability/% 96.47±4.60 99.65±6.70 100.36±10.27 0.676
乳脂Milk Fat/% 3.19±0.21c 3.43±0.18b 3.70±0.15a <0.001
乳蛋白Milk protein/% 3.05±0.25c 3.21±0.22b 3.27±0.10a <0.001
乳糖Lactose/% 5.34±0.27 5.43±0.14 5.35±0.15 0.254
乳尿素氮MUN/(mg/dL) 10.84±2.74 9.66±1.50 10.79±3.02 0.183
体细胞数SCC/(×103个/mL) 165.88±6.53 169.67±8.02 176.25±9.98 0.135

3 讨论

3.1 不同留茬高度对全株玉米青贮前后营养价值的影响

全株玉米原料的DM含量是全株玉米青贮饲料品质的基本保证[2]。有研究表明,随着留茬高度的增加,全株玉米原料及全株玉米青贮DM含量有所提升[3,5-6],本试验结果与其一致。而青贮前后DM含量变化的原因主要归咎于可溶性碳水化合物作为底物被发酵分解,蛋白质和纤维素在发酵过程中被微生物利用,最终导致全株玉米青贮DM含量降低。Starch是全株玉米原料中主要的能量储备形式,WSC是饲草中易被发酵的主要物质,NFC是反刍动物饲粮中重要能量来源[10]。随着留茬高度的增加,玉米籽实占据全株玉米的比重增大,同时,秸秆部分的纤维含量随之减小,使得可利用的能量增加[8],因而本试验结果中全株玉米原料及全株玉米青贮的Starch、WSC和NFC含量增加。
饲草中NDF和ADF含量是评价饲草营养价值的主要指标[19],NDF含量越低,饲草适口性越好,饲草更易于被动物接受;ADF含量可影响饲料DM消化率,ADF含量越高,DM消化效果越差[10]。已有相关研究表明,提高刈割时的留茬高度可降低全株玉米青贮的纤维含量[7,20]。本试验结果与其一致,随着留茬高度的增加,全株玉米原料及全株玉米青贮的NDF和ADF含量降低,说明纤维含量与留茬高度密切相关,提升全株玉米的留茬高度对提升全株玉米青贮的可消化物质含量有很大帮助。
RFV是评价粗饲料品质的重要标准,全株玉米青贮的RFV受全株玉米原料营养成分的直接影响,RFV越大,说明饲料营养价值越高[21]。本试验结果中,全株玉米青贮的RFV因留茬高度的增加而得到提升,这表明提升全株玉米的留茬高度显著提升了全株玉米青贮的各项营养指标,为获得更高营养价值的全株玉米青贮提供了必要条件。

3.2 不同留茬高度对全株玉米青贮发酵品质的影响

玉米青贮的pH是评价其品质的重要指标之一,一般常规青贮pH在4.2左右,特级青贮饲料pH在3.6~3.9[22]。本试验中,随着留茬高度的增加,pH略有下降,但差异不显著;且3组pH处于3.80~3.85,说明全株玉米青贮发酵品质优良。此外,LA可抑制好氧有害菌和霉菌的生长,减少营养物质损失,是降低青贮pH的主要物质[23]。本试验中,不同留茬高度对LA含量影响不显著,并且随着留茬高度的增加,LA含量有所下降,这可能是各组全株玉米青贮pH无显著差异的一个重要原因。青贮的NH3-N经蛋白质降解产生,通常来说,发酵品质越好的青贮NH3-H含量越低[24-25]。然而,本试验结果显示各组之间NH3-N含量无显著差异。李文才等[9]研究也表明留茬高度对青贮后NH3-N含量无显著影响,与本试验结果相符合,说明留茬高度的改变并不影响全株玉米青贮蛋白质的降解。
作为反刍动物的主要能源来源之一,挥发性脂肪酸为家畜供能占比高达70%~80%[22],同时,它也是衡量青贮饲料发酵品质的重要指标。对于AA和PA来说,它们可以更好地维持青贮饲料的稳定性[26],二者的含量与青贮饲料的品质呈正相关;BA含量可直观判断青贮饲料品质的优良程度。在本试验发酵指标中,BA被检出,但在合理范围内,其原因可能是由于在青贮制作过程中,青贮原料受到了外部环境的污染,从而使得如梭菌之类的有害微生物繁殖并产生了BA[27]。而随着留茬高度的增加,AA、PA及TVFA含量均有提升,说明提升全株玉米留茬高度有利于全株玉米青贮充分发酵,提升全株玉米青贮的有氧稳定性和保存性能,获得更高发酵品质的青贮饲料。

3.3 不同留茬高度全株玉米青贮在奶牛瘤胃中的营养物质降解率及降解参数的比较

动物对饲料的消化吸收利用程度可以通过其在瘤胃中的降解率来反映,饲料的瘤胃降解率受到饲料品种特性、地理环境、营养含量和瘤胃健康状况等因素的影响[8]。在瘤胃降解指标中,DM降解率可以作为动物摄取DM的数量指标,其值越大,动物的采食量就越高;NDF和ADF中含有的木质素被认为是影响瘤胃微生物消化降解能力的重要因素,通过评估NDF和ADF降解率可以确定饲料的消化难易程度[28-29];瘤胃中的Starch降解率决定了整个饲粮的Starch消化效果,Starch的瘤胃降解特性是反刍动物饲料营养价值的重要评价标准[18]。本试验结果中,随着留茬高度的升高,全株玉米青贮DM、NDF、ADF、Starch降解率及各组分有效降解率明显提升,说明提高留茬高度可有效提升全株玉米青贮营养物质降解率,获得具有较佳饲喂效果的高质量青贮饲料。分析各项瘤胃降解指标获得提升的原因为:增加全株玉米的刈割高度,导致全株玉米茎叶组分和细胞壁成分减少,纤维中木质素含量降低,进而使得全株玉米青贮中易消化物质增加,营养成分的消化率获得了提升[30]。同时,在瘤胃降解率的比较研究中,王胜男等[10]研究指出,随着留茬高度的增加,青贮玉米体外DM和NDF降解率显著提升。赵雪娇[31]研究显示,提升全株玉米青贮的留茬高度,DM、Starch降解率增加,而NDF降解率下降。户林其等[8]研究表明,随着留茬高度的增加,体外DM、NDF、ADF消失率呈线性增加趋势。Caetano等[32]研究报道,留茬高度对体外NDF降解率无显著影响。本试验结果相较于前人关于全株玉米青贮NDF降解率结果存在差异,其主要原因可能有2个方面:其一是不同品种或不同留茬高度的全株玉米青贮NDF含量本身就存在差异;其二是不同品种或不同留茬高度的全株玉米青贮在瘤胃中的降解程度也存在差异。

3.4 饲喂不同留茬高度全株玉米青贮对奶牛生产性能及乳成分的影响

奶牛对营养物质的消化吸收程度直接影响奶牛的生产性能,FCR是判定奶牛对营养物质吸收效果的核心指标[33];产奶量是评价奶牛生产性能的关键指标,产奶量的高低不仅可作为评判奶牛个体水平的重要参数,更是评估奶牛生产管理的重要依据[34]。本试验中,40 cm组FCR显著高于20 cm组和30 cm组,3组奶牛产奶量、4%FCM和ECM也随着全株玉米青贮留茬高度增加而增加,且3组之间差异显著。这表明提高全株玉米留茬高度提升了FCR,使得动物采食后瘤胃微生物合成利用增强,瘤胃内挥发性脂肪酸含量提升,瘤胃发酵环境得到改善,促进了动物机体对饲粮中营养物质的消化吸收。
饲粮的精粗比、NDF含量以及粗饲料品质均会对牛奶中乳脂含量产生影响,饲粮的能量水平是影响乳蛋白含量的重要因素[35]。本试验研究结果表明,提高全株玉米青贮的留茬高度,促进了乳品质的提升。在乳成分方面,40 cm组乳脂含量显著高于30 cm组和20 cm组,其原因可能是该组奶牛饲粮DM含量高,NDF和ADF含量低,使得饲粮的总可消化养分含量增加,进而纤维发酵产生的AA和BA含量增多,乳脂的合成增多,致使乳脂含量获得了提升;40 cm组乳蛋白含量显著高于于30 cm组和20 cm组,原因可能是40 cm组奶牛饲粮中Starch含量较高,使得瘤胃中微生物代谢增强,促进了瘤胃能氮平衡,致使瘤胃微生物蛋白质合成量增加,蛋白质利用率提升所致。乳糖的合成是乳腺持续产生牛奶的重要驱动,通常情况下其含量相对稳定,不会出现显著的波动[34];日常生产过程中,MUN常被用作衡量瘤胃降解蛋白质相对于能量是否过剩的重要指标[36]。本试验中,3组之间乳糖、MUN含量处于正常范围中,且差异不显著,说明留茬高度对牛奶中乳糖和MUN含量无显著影响。

4 结论

① 提高全株玉米的留茬高度可提升全株玉米青贮的营养价值、青贮品质和可消化物质含量。
② 奶牛饲粮中添加更高留茬高度的全株玉米青贮有利于提升奶牛产奶量和FCR,增加牛奶中乳脂和乳蛋白含量,改善牛奶品质。
③ 综合全株玉米青贮营养价值、青贮品质和饲喂效果,适宜留茬高度为40 cm。
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