馬淑敏， 焦 婷*， 師尚禮， 秦偉娜， 王正文， 趙生國， 祁 娟

(1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心， 甘肅 蘭州 730070；2. 甘肅農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院， 甘肅 蘭州 730070)

青貯玉米具有柔軟多汁、營養(yǎng)價值高、利于動物消化吸收等優(yōu)點，是反芻動物重要的飼料來源[1]。隨著農(nóng)業(yè)供給側結構性改革的推進和種植業(yè)結構調整的需要，優(yōu)質青貯玉米的市場需求增大。會寧縣屬農(nóng)牧交錯區(qū)[2]，種植青飼玉米[3-4]是適應玉米產(chǎn)業(yè)結構調整的新措施，而研究表明不同玉米品種之間，營養(yǎng)成分差異較大，對青貯發(fā)酵品質有較大影響[5]，因此，篩選適宜的青飼玉米新品種是首要任務。為此前人做了大量品種篩選試驗，梁禮剛等[6]、路亮霞等[7]通過種植多個青貯玉米品種進行產(chǎn)量比較試驗，篩選出大京九23號等適宜種植品種；秦偉娜等[11]在會寧種植不同青飼玉米并進行青貯試驗，通過對不同品種青飼玉米青貯品質進行分析，篩選了金凱3號等優(yōu)質品種，而關于乳酸菌制劑的添加對不同品種青飼玉米青貯品質的影響研究少見報道。

研究表明，玉米自然狀態(tài)下葉片周圍附著乳酸菌數(shù)量較少，酵母菌、霉菌等不利于青貯發(fā)酵的微生物較多[8-9]，適量添加乳酸菌主導青貯發(fā)酵，具有增加青貯飼料中乳酸菌群數(shù)量、迅速降低pH、抑制有害微生物增殖，從而提高青貯飼料發(fā)酵品質等特性[10]。付浩等[11]、吳鵬昊等[12]通過在全株玉米青貯飼料中添加復合型乳酸菌制劑，顯著降低了飼料pH，NH3-N和ADF含量，顯著增加了LA，AA和CP含量；穆麟等[13]在全株籽粒莧和稻秸混合青貯飼料中添加乳酸菌制劑可顯著降低飼料pH，減少干物質損失，并顯著增加LA和CP的含量；席興軍等[14]在青貯玉米秸稈中添加乳酸菌，青貯中NH3-N下降28%，BA下降100%，ADF降低20%，顯著提升了青貯玉米秸稈的營養(yǎng)價值；趙政等[15]對早秈稻秸稈青貯添加乳酸菌和纖維素酶，發(fā)現(xiàn)ADF和NDF含量降低，而CP含量增加，因此在制作青貯玉米過程中添加乳酸菌制劑進行青貯發(fā)酵的方式可提升青飼玉米的青貯品質。

因此，本研究采用雙因子交互設計(品種、添加劑)，通過對種植在甘肅會寧的14個青飼玉米品種，進行蠟熟期2/3乳線刈割后的混合型乳酸菌添加劑處理，通過對比分析供試品種的營養(yǎng)成分和發(fā)酵品質，研究乳酸菌添加劑對不同品種青飼玉米青貯品質的影響，為優(yōu)質青貯玉米的推廣及其加工調制提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅中部白銀市會寧縣，屬溫帶季風性氣候，年均降水量332.6 mm，蒸發(fā)量1 800 mm，年均溫7.9℃，無霜期155 d左右。該區(qū)水資源短缺，干旱是造成該區(qū)農(nóng)業(yè)減產(chǎn)的主要自然災害。

1.2 供試材料

供試材料為14個專用型青飼玉米品種，分別為‘寧單34號’、‘桂青貯1號’、‘隴單339’、‘隴單10號’、‘潞鑫66號’、‘利農(nóng)368’、‘屯玉168’、‘晉單73’、‘金凱3號’、‘金穗715’、‘利單295’、‘豫青貯23’、‘和盛5288’、‘蜀玉201’。

試驗所用青貯添加劑為Sila-Max (混合型乳酸菌制劑，購自美國瑞科公司，主要成分是植物乳酸桿菌發(fā)酵產(chǎn)物、乳酸片球菌發(fā)酵產(chǎn)物、純化纖維素酶、低聚糖，乳酸菌≥1×1011cfu·g-1)，添加量為2.5×108cfu·kg-1發(fā)酵底物。

1.3 試驗設計

試驗采用雙因子交互設計，品種(‘寧單34號’、‘桂青貯1號’、‘隴單339’、‘隴單10號’、‘潞鑫66號’、‘利農(nóng)368’、‘屯玉168’、‘晉單73’、‘金凱3號’、‘金穗715’、‘利單295’、‘豫青貯23’、‘和盛5288’、‘蜀玉201’)為因子一，混合型乳酸菌制劑(Sila-Max)和空白對照(CK)為因子二，共28個處理，每個處理3個重復。

試驗將14個品種的青飼玉米種植于白銀會寧縣，在蠟熟期2/3乳線時刈割鍘短后進行桶裝青貯。每個品種分2個青貯處理，即添加混合型乳酸菌制劑組(添加量為2.5×108cfu·kg-1發(fā)酵底物)，記為Sila-Max組；添加等量無菌水組(添加量5 mL·kg-1)，記為CK組，每個處理3個重復。添加劑的添加方法：將混合型乳酸菌制劑按劑量溶于無菌水(5 mL·kg-1)，將其與原料混合均勻，CK組添加同樣劑量的無菌水，加工處理方法相同。青貯桶體積為20 L，裝填后每桶重量約13 kg。青貯60 d后開桶，取樣分析青貯飼料營養(yǎng)成分。

1.4 測定項目及方法

1.4.1營養(yǎng)指標測定 開封后，每個桶子的青貯料全部倒出，混合均勻后，用四分法取樣，取出的樣品稱取鮮重后，在65℃烘箱內(nèi)烘干48 h，稱取風干重后粉碎，過40目篩，制成風干樣，用于常規(guī)營養(yǎng)成分測定。

干物質(Dry matter，DM)含量采用105℃烘干法測定[16]，粗蛋白(Crude protein，CP)含量采用凱氏定氮法測定[17]，中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗滌纖維(Acid detergent fiber，ADF)采用范氏洗滌纖維法測定[16]；水溶性碳水化合物(Water soluble carbohydrate，WSC)含量采用蒽酮-硫酸比色法測定[18]；粗脂肪(Ether extract，EE)含量采用索氏浸提法測定[19]；粗灰分(Crude ash，Ash)含量在馬弗爐550℃下灼燒4 h測定[16]；單糖(Monosaccharide，ESC)含量采用蒽酮比色法測定[24]；淀粉(Starch)含量采用分光光度法測定[20]；按照青貯料青貯前后重量和DM含量計算干物質損失率(Dry matter loss rate),干物質損失率=(原料重×原料DM%-青貯重×青貯DM%)×100%/(原料重×原料DM%)[21]。

1.4.2發(fā)酵指標測定 準確稱取30 g混勻青貯鮮樣放入勻漿機，加入300 mL蒸餾水，間歇勻質30 s，4層紗布過濾得到浸提液，用于發(fā)酵參數(shù)的測定[22]。

使用pH計(P611型)測定pH，采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定氨態(tài)氮(Ammoniacal nitrogen，NH3-N)[23]，使用SHI-MADZE-10A型高效液相色譜分析浸提液的乳酸(Lactic acid，LA)、乙酸(Acetic acid，AA)、丁酸(Butyric acid，BA)含量，分析條件：色譜柱(Shodex Rspak KC-811)，檢測器(SPD-M10Avp)，流動相：3 mmol·L-1高氯酸溶液，流速1 mL·min-1,柱溫50℃，檢測波長210 nm，進樣量5 μL[24]。

1.4.3V-Score評分分析 V-Score評分體系是以青貯飼料中所含的氨態(tài)氮/總氮值和乙酸、丙酸、丁酸含量來評定青貯發(fā)酵品質的優(yōu)劣，總分按100分計，計算方法詳見表1，根據(jù)評分結果將青貯飼料品質分為3個等級，即良好(>80分)、尚可(60～80分)、不良(<60分)。

表1 青貯飼料V-Score評分Table 1 V-Score evaluation of silage

1.4.4綜合評價體系 按照灰色系統(tǒng)理論，該研究將寧單34號、桂青貯1號等14個青貯玉米品種的15個性狀視為一個整體，應用灰色關聯(lián)度分析法進行綜合評價[25]。分析中選用DM，干物質損失率，CP，ADF，NDF，EE，Ash，Starch，ESC，WSC，pH，LA，AA，BA，NH3-N 15 個指標進行權重比較，在此基礎上構建綜合評價模型，進行灰色關聯(lián)度分析和綜合評價。對引進的青貯玉米進行評判時，先設置1個參考品種，選取所有參試青貯玉米各項指標的最優(yōu)值為參考列，記為{X0(k)} (k=1，2，3，…，n)，參試品種的各項指標作為評價指標，構成比較數(shù)列，即參評指標觀測值集合，記為{Xi(k) } (i=1,2,3,…,m；k=1,2,…,n)。參試品種以X表示，性狀以k表示，各參試品種X在性狀k處的值構成比較數(shù)列Xi，X0為構建的理想?yún)⒖计贩N[26-27]。參考判斷矩陣法給各指標賦權重，式中εi(k)為X0與Xi在第k點的關聯(lián)系數(shù)[28]。ρ為分辨率系數(shù)，ρ∈(0，1)，該研究取值0.5。關聯(lián)系數(shù)越大表明參試品種與參考品種的關聯(lián)度大。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

用Microsoft Excel 2010完成進行數(shù)據(jù)記錄和作圖，數(shù)據(jù)均以“均值±標準誤”，采用SPSS 26.0軟件進行品種和添加劑的雙因素方差分析，差異顯著性用LSD法進行多重比較(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 混合型乳酸菌制劑對不同品種青飼玉米營養(yǎng)成分的影響

2.1.1纖維類養(yǎng)分及粗蛋白含量的變化 由表2可知，品種、添加劑及二者的交互作用對ADF，NDF含量有極顯著影響(P<0.01)，品種對CP含量有極顯著影響(P<0.01)。

表2 營養(yǎng)指標方差分析Table 2 Analysis of variance of nutritional indicators

由表3可知，對照組的‘利農(nóng)368’、‘利單295’ ADF含量顯著低于其他品種(P<0.05)；添加Sila-Max組的隴單339 ADF，NDF含量顯著低于除利單295以外的其他品種(P<0.05)，‘蜀玉201’ CP含量最高。與對照相比，加入Sila-Max后，‘寧單34號’、‘隴單339’、‘隴單10號’、‘潞鑫66號’、‘金穗715’ ADF和NDF含量顯著降低了28.28%和22.20%，34.67%和30.83%，14.80%和13.82%，31.46%和21.25%，27.30%和22.11%(P<0.05)。

表3 纖維類及粗蛋白含量的方差分析Table 3 Analysis of variance of fiber and crude protein content %DM

2.1.2干物質及灰分含量的變化 由表2可知，品種對DM，Ash含量，干物質損失率有極顯著影響(P<0.01)。

由表4可知，對照組的隴單10 DM含量顯著性高于‘利農(nóng)368’、‘屯玉168’及‘利單295’(P<0.05)，‘利農(nóng)368’、‘蜀玉201’的干物質損失率顯著低于除‘潞鑫66號’、‘和盛5288’以外的其他品種(P<0.05)；添加Sila-Max組‘潞鑫66號’、‘晉單73’的DM含量顯著性高于‘屯玉168’(P<0.05)，‘蜀玉201’的干物質損失率顯著低于除‘利農(nóng)368’以外的其他品種(P<0.05)；兩組‘利單295’的Ash含量均最低。與對照相比，加入Sila-Max后，‘潞鑫66號’、‘利農(nóng)368’干質損失率顯著高于對照(P<0.05)。

表4 干物質及灰分含量的方差分析Table 4 Analysis of variance of Dry matter and Ash content %DM

2.1.3碳水化合物及脂肪類成分含量的變化 由表2可知，品種、品種與添加劑的交互作用對Starch，WSC，ESC有極顯著影響(P<0.01)，品種對EE含量有極顯著影響(P<0.01)。

由圖1、表5可知，對照組的‘蜀玉201’、‘利農(nóng)368’、‘利單295’的Starch含量顯著高于其他品種(P<0.05)，‘蜀玉201’ WSC，ESC含量最高，且其WSC含量顯著高于其他品種(P<0.05)；與對照相比，加入Sila-Max后，‘隴單339’、‘隴單10號’、‘潞鑫66號’和‘金穗715’ Starch含量分別顯著升高了96.23%，46.35%，51.48%和77.77%(P<0.05)；晉單73、和盛5288 WSC和ESC含量分別升高了35.09%和57.18%，42.64%和32.40%(P<0.05)，而隴單339 WSC含量則有所降低(P<0.05)。

表5 碳水化合物類成分Table 5 Carbohydrate ingredients %DM

圖1 不同品種青飼玉米粗脂肪含量差異Fig.1 EE content of different silage corn varieties

2.2 混合型乳酸菌制劑對不同品種青飼玉米青貯發(fā)酵品質的影響

由表6可知，品種、添加劑及二者的交互作用對LA，AA，NH3-N含量有極顯著影響(P<0.01)，品種對pH，BA含量有極顯著影響(P<0.01)。

表6 發(fā)酵指標方差分析Table 6 Analysis of variance of fermentation indexes

由圖2、圖3、表7可知，對照組的‘潞鑫66號’AA含量顯著高于其他品種(P<0.05)；添加Sila-Max組的‘桂青貯1號’AA含量顯著高于其他品種(P<0.05)，‘寧單34號’、‘隴單339’、‘隴單10號’NH3-N含量顯著低于除‘屯玉168’以外的其他品種(P<0.05)；而兩組的‘寧單34號’、‘金凱3號’LA含量均顯著高于其他品種(P<0.05)。與對照相比，添加Sila-Max后，‘桂青貯1號’、‘利農(nóng)368’的LA和AA含量分別顯著升高了183.00%和54.17%，16.92%和44.83%(P<0.05)；‘寧單34號’、‘隴單339’、‘隴單10號’、‘金穗715’、‘利單295’ NH3-N含量顯著降低了93.33%，87.50%，88.89%，57.14%，44.00%(P<0.05)。

表7 青貯發(fā)酵品質Table 7 Fermentation index %DM

圖2 不同品種青飼玉米pH值差異Fig.2 pH content of different silage corn varieties

圖3 不同品種青飼玉米NH3-N含量差異Fig.3 NH3-N content of different silage corn varieties

由表8可知，兩種青貯處理下，不同青飼玉米品種青貯質量評級均為良好，說明不同品種發(fā)酵效果均較好。對照組的蜀玉201總分最高，Sila-Max組的隴單10號總分最高。

表8 不同品種青飼玉米青貯質量評分Table 8 Silage quality score of different silage corn varieties

2.3 灰色關聯(lián)度分析

關聯(lián)值越大，樣本數(shù)列與參考數(shù)列的關系就越接近，說明其綜合品質越好。本次灰色關聯(lián)度析結果表明(表9)：對照組，‘利農(nóng)368’、‘利單295’青貯品質較好；在加入混合型乳酸菌制劑Sila-Max后，‘寧單34號’，關聯(lián)值最高，為0.721；‘寧單34號’、‘金穗715’、

表9 灰色關聯(lián)度綜合評價Table 9 Comprehensive evaluation of grey relational degree

‘蜀玉201’、‘豫青貯23’、‘桂青貯1號’、‘隴單10號’、‘隴單339’、‘金凱3號’、‘潞鑫66號’、‘屯玉168’、‘晉單73’青貯品質改善，‘利農(nóng)368’、‘利單295’青貯品質降低。而篩選出適宜雨養(yǎng)區(qū)推廣的青飼玉米品種有‘寧單34號’、‘金穗715’、‘蜀玉201’、‘利農(nóng)368’、‘利單295’、‘豫青貯23’、‘桂青貯1號’。

3 討論

3.1 品種對青飼玉米青貯品質的影響

全株玉米青貯飼料在現(xiàn)代反芻動物養(yǎng)殖業(yè)中，特別是奶牛養(yǎng)殖業(yè)中已經(jīng)成為不可或缺的粗飼料[29]，因此選擇優(yōu)質青貯玉米品種進行飼喂可給生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟效益。生產(chǎn)實踐中玉米品種的選擇應著重考慮產(chǎn)量、CP含量以及纖維物質的可消化性等因素[30]，本試驗表明‘寧單34號’、‘利單295’等品種CP含量顯著高于其他品種，纖維含量顯著低于其他品種，同時方差分析表明本試驗中各品種養(yǎng)分含量有極顯著差異，這與秦偉娜等[31]研究結果一致。我國目前青貯玉米品質分級選擇的指標包括CP，ADF，NDF和Starch含量[32]，分級標準為：一級青貯玉米NDF含量≤45%，ADF含量≤23%，Starch含量≥25%，CP含量≥7%；二級青貯玉米NDF含量≤50%，ADF含量≤26%，Starch含量≥20%，CP含量≥7%；三級青貯玉米NDF含量≤55%，ADF含量≤29%，Starch含量≥15%，CP含量≥7%?？梢钥闯?，優(yōu)質的青貯玉米應具有較高的CP和Starch含量，較低的ADF和NDF含量。這是因為CP是氮素營養(yǎng)的主要來源，對于飼料和飼草的營養(yǎng)價值具有決定作用[33]；Starch是反芻動物主要的能量來源，容易被吸收利用[34]；ADF和NDF含量分別與家畜的采食率和消化率負相關，ADF含量越高，采食率越低，NDF含量越高，消化率越低[35]。本試驗中，CP含量介于7.60%～8.92%之間，Starch含量介于7.87%～42.72%，NDF，ADF含量分別介于32.57%～52.51%和18.24%～32.68%之間，根據(jù)分級標準，14個參試品種中有6個品種達到了國家三級標準，有1個品種達到了國家二級標準，有1個品種達到了國家一級標準，而達不到國家標準的6個品種，其ADF含量>29%，Starch含量<15%。本試驗中各品種發(fā)酵指標存在顯著性差異，說明不同品種間發(fā)酵品質差異較大，可能是由于品種自身特性引起的差異，這與任麗娟[36]的研究結果一致。研究表明，LA含量是評價青貯飼料質量的重要指標，LA含量高表明青貯發(fā)酵充分，LA含量的標準是≥4.8%[37]，而BA含量代表梭菌等有害微生物的增殖[38]，‘寧單34號’、‘金凱3號’LA含量顯著高于其他品種(P<0.05)，而屯玉168等7個品種青貯時LA含量未達到青貯標準，同時各品種BA含量均較低，這可能是由于LA含量升高，pH迅速下降，抑制了丁酸梭菌、腸細菌等有害微生物的生長，從而使BA含量降低[39]，而綜合分析NH3-N/TN值和AA，PA，BA含量以及V-Score評分，結果表明，本試驗中14個青飼玉米發(fā)酵品質均達到良好。

3.2 混合型乳酸菌制劑對不同青飼玉米青貯品質的影響

方差分析表明，混合型乳酸菌制劑會對青貯品質產(chǎn)生極顯著影響。試驗中，各玉米品種的DM，Ash，EE含量對照組與混合型乳酸菌制劑組無顯著性差異，這與萬江春等[40]研究相似，添加乳酸菌可顯著提高棉花秸稈青貯飼料的CP含量，但對DM，EE，NDF，ADF和Ash則無顯著影響。本試驗中，混合型乳酸菌制劑會對各品種養(yǎng)分含量產(chǎn)生顯著影響，使原本達不到國家標準的‘寧單34號’和‘潞鑫66號’ADF含量下降至22.55%和22.40%，Starch含量上升達15.95%和20.92%，符合國家二級標準。CP含量除‘蜀玉201’外其他品種與對照無顯著差異，而‘蜀玉201’的CP含量在加入混合型乳酸菌制劑后顯著升高(P<0.05)，這可能是由于‘蜀玉201’與其他玉米品種相比其原料所攜帶的乳酸菌數(shù)量相對較少，從而導致自然青貯下有害菌分解CP，而加入乳酸菌制劑后，pH迅速下降抑制有害菌生長[41]，從而保存CP導致其含量顯著上升。NDF，ADF等營養(yǎng)物質含量是決定青貯玉米后期飼喂價值的重要因素[42]，本試驗中添加混合型乳酸菌制劑后，‘寧單34號’等品種纖維含量顯著下降，這可能是由于纖維素酶在適宜pH下發(fā)生作用降解纖維，而纖維素酶最適pH為4.0～7.0[43]，在酶解時需要調到適宜的pH才能最大的發(fā)揮酶解功能，‘桂青貯1號’、‘利農(nóng)368’等品種ADF，NDF含量與對照無顯著性差異，可能是由于纖維素酶沒有達到適宜的pH環(huán)境；青貯飼料的pH與發(fā)酵優(yōu)劣之間有著密切的關系[44-45]。pH越低，青貯飼料品質越好。各處理的pH均為4.2以下，達優(yōu)等質量，說明乳酸菌制劑對各玉米品種的pH影響不大，其自身附著的乳酸菌能滿足迅速降低pH的要求。在青貯發(fā)酵過程中LA含量越高則青貯品質越好[46]，而乙酸對其他有氧發(fā)酵菌的生長具有良好的抑制效果[20]，本試驗中，‘桂青貯1號’、‘金凱3號’在加入混合型乳酸菌制劑后LA含量顯著增加，該結果說明乳酸菌添加劑對青貯玉米品質的提升有顯著作用，而寧單3號等品種與對照組無顯著性差異，這可能是因為玉米自身的WSC含量高，為乳酸菌提供充足的發(fā)酵底物，可以產(chǎn)生大量LA，即使不使用乳酸菌添加劑，也可以保證產(chǎn)出足夠多的LA[47]。BA含量是衡量青貯飼料優(yōu)劣的重要指標，一般認為優(yōu)質青貯飼料的BA含量應低于1%[48]，本試驗中對照組與混合型乳酸菌制劑組BA含量均低于1%，符合優(yōu)質青貯標準。NH3-N意味著蛋白質和氨基酸的分解，因此優(yōu)質青貯飼料應該具有較低含量NH3-N[49]，本試驗中‘寧單34號’、‘隴單339’、‘隴單10號’、‘金穗715’、‘利單295’的NH3-N含量顯著低于對照組，說明加入混合型乳酸菌制劑能更有效的保存部分玉米品種蛋白，同時V-Score評分分析結果表明加入混合型乳酸菌制劑后14個青飼玉米發(fā)酵品質均達到良好。

4 結論

本研究表明，品種和混合型乳酸菌制劑會對青飼玉米青貯品質產(chǎn)生影響，乳酸菌制劑能增加部分品種Starch，LA，AA含量，同時降低ADF，NDF，NH3-N，BA含量，而‘利農(nóng)368’、‘利單295’不適宜添加乳酸菌制劑進行青貯發(fā)酵。自然青貯狀態(tài)下青貯品質較好的品種有‘利農(nóng)368’、‘利單295’；加入混合型乳酸菌制劑Sila-Max后青貯品質較好的品種有‘寧單34號’、‘金穗715’、‘蜀玉201’、‘豫青貯23’、‘桂青貯1號’。