内容简介本书系统地介绍了国内外先进青贮调制理论和技术, 重点介绍了青贮用牧草 饲料作物 农作物秸秆 食品加工副产品和灌木等的原料特性, 详细阐述了青贮理论 与青贮发酵有关的主要微生物, 以及发酵过程中的生物化学变化, 概述了青贮添加剂和青贮质量评定方法, 对青贮好氧稳定性和青贮过程中营养损失进行了分

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2 现代青贮理论与技术 徐春城等 编著 北 京

3 内容简介本书系统地介绍了国内外先进青贮调制理论和技术, 重点介绍了青贮用牧草 饲料作物 农作物秸秆 食品加工副产品和灌木等的原料特性, 详细阐述了青贮理论 与青贮发酵有关的主要微生物, 以及发酵过程中的生物化学变化, 概述了青贮添加剂和青贮质量评定方法, 对青贮好氧稳定性和青贮过程中营养损失进行了分析并提出了提高好氧稳定性 减少营养损失的措施, 介绍了裹包青贮的调制技术和工艺, 针对我国目前养殖多元化的格局详细论述了发酵 TMR 调制技术和工艺特点及其利用模式, 并对青贮饲料的营养与合理利用及青贮用机械设备作了介绍. 本书可作为高等院校及科研院所相关专业本科生 研究生和教师的教学用参考书, 也可供饲料企业 养殖企业及相关企业的技术人员或专家使用. 图书在版编目 (CIP) 数据现代青贮理论与技术 / 徐春城等编著. 北京 : 科学出版社, ISBN978G7G03G036164G6 Ⅰ.1 现 Ⅱ.1 徐 Ⅲ.1 青贮研究 Ⅳ.1S816 9 中国版本图书馆 CIP 数据核字 (2012) 第 号责任编辑 : 莫结胜王好 / 责任校对 : 韩杨责任印制 : 钱玉芬 / 封面设计 : 北京美光制版有限公司 科学出版社发行各地新华书店经销 2013 年 3 月第一版开本 : / 年 3 月第一次印刷印张 :153/4 插页 :8 字数 : 定价 :65 00 元 ( 如有印装质量问题, 我社负责调换 )

4 «现代青贮理论与技术» 编写人员名单 主 编 徐春城 中国农业大学 编写人员 徐春城杨富裕张建国洪中山王德成 中国农业大学中国农业大学华南农业大学天津农学院中国农业大学

5 前 言 畜牧业特别是奶业不仅是现代农业的重要组成部分, 更是我国农民增收致富的重要产业, 包括奶业在内的畜牧业发展水平和科技水平, 既是一个国家或地区农业现代化的标志, 也是一个国家生活水平提高的考量. 畜牧业的发展离不开优质饲草的支撑, 特别是青贮饲料. 青贮饲料在奶业 肉牛业和养羊业中有着重要的作用, 随着我国奶业的快速发展, 青贮饲料的作用也显得越来越重要, 同时亦越来越受到奶牛养殖者的青睐. 众所周知, 青贮是奶牛养殖中采用的一项重要管理策略, 它可将生产旺季高质量饲草转移到饲草短缺季节, 为奶牛提供优质低成本饲草的有效路径. 在奶业发达国家, 随着奶业发展的日臻完善, 青贮饲料的生产正朝着专业化 产业化和商品化方向发展. 与奶业发达国家相比, 我国的青贮技术和水平还有一定的差距, 在我国青贮技术的推广和应用还不够普及, 许多青贮的最新研究成果仍被束置高搁, 还未变为实用技术在生产中得到有效应用. 虽然我国每年生产青贮饲料 1 0 亿 ~1 5 亿吨, 但是在青贮饲料制作过程中能将损失控制在最小, 且生产出品质优良的青贮饲料并不多. 随着我国奶业发展水平的不断提高, 不仅对青贮饲料的需求量愈来愈大, 而且对其质量要求也愈来愈高, 奶业对青贮饲料的要求正从过去的以数量安全为重点转移到数量安全和营养安全并重上来, 这就要求青贮理论与技术要不断完善和创新, 以提升青贮水平和改善青贮品质. 为了反映我国饲草饲料的现代青贮理论与技术, 我们结合国家自然科学基金 TMR 发酵过程中微生物种群演替及其有氧稳定性机理研究 ( ) 国家科技支撑项目 优质草产品生产加工与高效利用关键技术研究 (2006BAD16B03) 和 优质牧草资源开发与多元化草产品加工利用关键技术研究与集成示范 (2011BAD17B02), 以及公益性行业科技 ( 农业 ) 专项 牧区饲草水肥调控 加工 草畜转化技术研究示范 ( ), 牧区饲草饲料资源开发利用技术研究与示范 ( ) 等研究成果, 系统地介绍了国内外先进青贮调制理论和技术. 重点介绍了青贮用牧草 饲料作物 农作物秸秆 食品加工副产品和灌木等的原料特性, 详细阐述了青贮理论 与青贮发酵有关的主要微生物, 以及发酵过程中的生物化学变化, 概述了青贮添加剂和青贮质量评定方法, 对青贮有氧稳定性和青贮过程中营养损失进行了分析并提出了提高有氧稳定性 减少营养损失的措施, 介绍了裹包青贮的调制技术和工艺, 针对我国目前养殖多元化的格局详细论述了发酵 TMR 调制技术和工艺特点及其利用模式, 并对青贮饲料的营养与合理利用及青贮用机械设备作了介绍. 在本书的编著过程中得到了中国农业科学院草原研究所孙启忠研究员 日本农研机构畜产草地研究所蔡义民研究员的大力支持与帮助, 在数据的录入 整理和校对等方面, 还凝聚了中国农业大学工学院饲料调制利用研究室博士研究生宁婷婷 郝薇 王慧丽 雷恒及硕士研究生张丽 胡晓东 王坦的辛勤付出, 在此表示感谢.

6 i 现代青贮理论与技术 本书可作为高等院校及科研院所相关专业本科生 研究生和教师的教学用参考书, 也可供饲料企业 养殖企业及相关企业的技术人员或专家使用. 由于水平有限, 在成书 过程中可能存在一些缺点和不足, 敬请批评指正. 编 者 2012 年 9 月

7 目 录 前言 1 青贮饲料概述 青贮饲料的特点 青贮饲料的发展历史 青贮原料的发展 青贮调制工艺进展 青贮调制技术进展 青贮的营养损失研究进展 青贮有氧稳定性 青贮质量评定 7 主要参考文献 7 2 青贮用牧草和饲料作物 禾本科牧草 猫尾草 鸭茅 意大利黑麦草 象草 高丹草 豆科牧草 苜蓿 红三叶 白三叶 箭筈豌豆 饲料作物 青贮玉米 高粱 燕麦 24 主要参考文献 25 3 青贮用生物质原料 秸秆 玉米秸 稻草 麦秸 30

8 iv 现代青贮理论与技术 3 2 食品工业副产品 甜菜渣 啤酒糟 果蔬渣 豆腐渣 茶渣 灌木 锦鸡儿 胡枝子 驼绒藜 40 主要参考文献 41 4 青贮生物化学 青贮原理与过程 青贮发酵原理 青贮发酵过程 青贮微生物 乳酸菌 肠细菌 梭状芽孢杆菌 芽孢杆菌 酵母菌 霉菌 其他细菌 青贮过程中微生物变化 乳酸菌 梭状芽孢杆菌 好氧性细菌 酵母菌和霉菌 青贮过程中的生物化学变化 碳水化合物的变化 含氮化合物的变化 有机酸的变化 维生素与色素等的变化 影响青贮发酵质量的因素 水分含量 可溶性碳水化合物含量 微生物 缓冲能 71

9 目 录 v 温度 密度 原料的切碎长度 73 主要参考文献 73 5 青贮添加剂 发酵促进剂 生物添加剂 碳水化合物类 其他发酵促进剂 发酵抑制剂 无机酸类 有机酸及其盐类 其他化学发酵抑制剂 好氧变质抑制剂 有机酸类 生物添加剂 营养型添加剂 非蛋白氮类添加剂 矿物质添加剂 吸收剂 禾谷类 干草 秸秆类 其他类吸收剂 92 主要参考文献 92 6 青贮饲料质量的评定 青贮原料的检测 化学成分 附着微生物 其他成分 青贮样品的采集 采集方法 样品的制备 发酵质量评定 感官评定 实验室评定 国内外评定方法 饲料成分及营养价值的评定 饲料成分 108

10 vi 现代青贮理论与技术 营养价值的 invivo 评价法 营养价值的 invitro 评价法 青贮饲料的安全性评价 霉菌及毒素 有机农药残留 重金属 化学物质 其他物质 127 主要参考文献 青贮饲料的有氧稳定性 好氧变质的机理 好氧变质现象 好氧变质的机理 好氧变质过程中的化学变化 引起好氧变质的微生物 酵母菌 霉菌 好氧性细菌 防止好氧变质的对策 利用添加剂 开封后的利用管理 137 主要参考文献 营养损失 营养损失 田间损失 调制过程中损失 渗出液损失 发酵损失 开封后损失 营养损失的防止 适宜的收获时期与方法 发酵调控 科学利用与管理 150 主要参考文献 裹包青贮调制技术 裹包青贮的概念及起源 裹包青贮的概念 裹包青贮的起源与发展现状 153

11 目 录 vi 裹包青贮的特点 裹包青贮的调制技术 裹包青贮的调制原理 影响裹包青贮质量的因素 裹包青贮的调制方法 裹包青贮贮藏和运输 165 主要参考文献 发酵 TMR 调制技术 TMR 技术 TMR 技术的概念 TMR 饲喂技术的特点 发酵 TMR 调制技术 发酵 TMR 的概念 发酵 TMR 的原料特性 发酵 TMR 的调制方法 发酵 TMR 的贮藏和运输 发酵 TMR 的特性 发酵 TMR 的特点 发酵 TMR 的质量评价 发酵 TMR 的有氧稳定性 183 主要参考文献 青贮饲料的营养特性与利用 影响青贮饲料营养价值的因素 青贮原料类型 土壤施肥 刈割时期 添加剂的影响 青贮发酵对能量和蛋白质利用率的影响 好氧变质的影响 其他因素 青贮饲料的科学利用 青贮饲料饲喂泌乳牛 青贮饲料饲喂肉牛 其他家畜的利用 204 主要参考文献 青贮设施 青贮设备 青贮塔 210

12 vi 现代青贮理论与技术 彩图 青贮窖 青贮壕 地面堆贮 袋装青贮 裹包青贮 草捆青贮 青贮机械 收获机械 加工机械 226 主要参考文献 237

13 1 青贮饲料概述 青贮饲料是将新鲜的青绿饲料进行适当的加工处理后, 在厌氧条件下经过微生物的 发酵作用而调制保存的多汁饲料. 青贮饲料不仅能够很好地保持原料青绿多汁的特性, 而且具有特殊的酸香气味, 质地柔软, 营养丰富, 适口性好. 1 1 青贮饲料的特点 青贮饲料调制原理是依靠以乳酸菌为主的有益菌, 迅速将青绿饲料中的可溶性碳水化合物转化为有机酸 ( 主要为乳酸 ), 使青贮饲料 ph 迅速下降, 抑制其他好氧微生物对青绿饲料营养成分的分解作用, 从而使青绿饲料得以保存 (McDonaldetal,1991). 青贮饲料具有以下特点. 饲料营养损失少青贮饲料能有效地保持青绿植物的青鲜状态和营养成分. 由于各种原因的影响, 青绿饲料在调制加工过程中会造成一定营养成分损失, 导致饲料营养价值降低. 如一般青绿植物在成熟和晒干后, 营养损失可达 30% 左右, 若在晾晒过程中遇到雨淋或发霉变质, 则损失更大. 而青绿植物原料若能适时青贮, 其营养成分一般损失只有 10%~15%, 同时还能更多的保存青绿植物中的蛋白质和维生素. 而且, 经过益生菌发酵的青贮饲料, 源自微生物自身及其生成的生物活性物质还可以增加青贮原料的附加价值. 适口性好饲草经过青贮后, 不仅养分损失少, 而且质地柔软多汁, 具有酸香气味, 能显著提高适口性, 增进家畜食欲. 有些具有特殊气味或质地较硬的饲草, 经青贮发酵后异味消失 质地变软. 青贮饲料对家畜日粮中其他饲料的消化也有良好的促进作用. 同类饲草制成的青贮饲料和干草相比较, 一般青贮饲料的消化率相对较高. 原料来源广泛青贮饲料的原料来源广泛. 在农区 牧区 半农半牧区乃至城区, 凡是无毒无害的绿色植物 ( 野草 灌木 半灌木 树枝落叶 ) 农作物秸秆 ( 玉米秸 稻草 麦秸等 ) 农副产品 ( 甘薯藤 甘蔗梢 萝卜叶 甜菜叶 ) 及工业副产品 ( 酒糟 豆腐渣 甜菜渣 果蔬渣 ) 等都可以作为调制青贮饲料的原料, 这些原料经过青贮调制后可变成家畜的良好饲料. 可长期保存青贮饲料调制成功后, 不受气候等外在环境条件的影响, 只要厌氧条件不改变 ( 封闭严密 不开封 不透气 ) 可长期保存, 良好的保存条件下可达数十年. 将优质牧草 饲料作物及农作物秸秆进行青贮, 可解决冬春季节家畜饲草料缺乏的问题 ; 将季节性较强的工业副产品进行青贮, 则可以解决全年均衡供应的问题. 青贮饲料管理恰当仍可保持青绿饲料的水分 维生素含量 颜色青绿等优点, 可以四季供给家畜青绿多汁饲料. 生产实践证明, 饲料青贮是调剂青绿饲料丰歉 以旺养淡 以余补缺 合理利用青绿饲料的一项有效方法.

14 2 现代青贮理论与技术 可以消灭害虫 减少环境污染很多危害农作物的害虫 多寄生在收割后的秸秆上越冬, 把这些秸秆铡碎青贮, 由于青贮窖里缺乏氧气, 且酸度较高, 就可将许多害虫的幼虫或虫卵杀死. 还有许多杂草的种子, 经过青贮后便可失去发芽能力, 因此青贮对减少杂草的滋生也可起一定作用. 各种糟渣类等工业副产品通过青贮发酵, 不仅拓宽饲料资源有利于发展畜牧业, 而且可以保护环境 减少污染. 设备简单 成本低调制青贮饲料的成本包括饲料成本 青贮容器成本 机械成本和劳动力成本等. 调制青贮饲料时, 可因地制宜地选择青贮容器, 最大效能地发挥其利用潜力, 创造最大经济效益. 现代化牧场可以选择修建大型的固定式青贮设施, 虽然一次性投入较大, 但可多年利用, 不需要增加循环投资. 小型牧场或养殖户, 可以选择青贮窖 ( 壕 ) 或青贮桶 塑料袋等简易的青贮容器, 降低设施成本. 而近年来采用的拉伸膜裹包青贮工艺, 不仅不用修建永久性的青贮设施, 而且移动性好, 便于商品化流通. 与调制干草相比, 调制青贮饲料不需要昂贵的设备, 投资少, 成本低. 1 2 青贮饲料的发展历史 青贮饲料是用高水分的原料经厌氧发酵调制后的产物. 发酵过程称为青贮 (ensig lage), 使用的容器称为青贮窖 (silo). 用窖式容器贮藏牧草或粮食的方法已经有许多世纪的历史. 青贮窖一词来自于希腊语 siros, 意指用于贮藏玉米的地窖或凹洞. 青贮饲料在世界各地有着悠久的发展历史. 据考证, 青贮饲料起源于古埃及文化鼎盛时期, 早在 4000 年前埃及人就在石制容器中贮藏小米 ( 历史学家们认为最初是源于献祭 ), 以后传到地中海沿岸. 约 2000 年前日耳曼人在地里贮藏青绿饲料, 并用厮肥覆盖. 在意大利, 将枯萎的牧草青贮至少已有 700 年的历史. 北欧的瑞典及苏联波罗的海一些地区, 自 18 世纪就已经开始青贮牧草. 德国北部 19 世纪出便开始将甜菜头和甜菜叶同时青贮. 尽管世界上许多地区对青贮这种保存饲料的技术认识较早, 但直到 19 世纪末才较为普遍地了解了青贮过程.1842 年, 在波罗的海农业进展协会学报上最早记述了青贮制作工艺.1862 年德国也发表了一篇关于青贮生产工艺的报道, 随后翻译为法文发表在 1870 年的法国农业杂志上.1877 年, 一位法国农民在青贮玉米试验的基础上, 出版了第一本关于青贮的书, 随后英译本出版并在美国发行, 这种新的贮藏技术迅速被美国农民采用. 青贮在英国虽早已兴起, 但直到 1882 年才普遍为英国农民采用. 据历史资料记载, 我国远在南北朝时期 ( 距今约 1500 年 ) 就有了较为完备的干草调制和贮存方法. 早在 600 多年前的元代 «王祯农书» 和清代 «豳风广义» 中记载着有关苜蓿 马齿苋等青饲料的发酵方法, 其实就是青贮原理的应用. 我国最早关于青贮饲料的试验研究报道是 1944 年发表于 «西北农林» 的 玉米窖贮藏青贮料调制试验 年西北农学院首次进行全株玉米窖贮藏青饲料, 并向陕西及其他省区推广. 辽宁开始利用青贮饲料是在 1940 年前后. 此后, 在 20 世纪 50 年代初期, 我国开展了大量的关于青贮饲料的研究和推广工作. 一般国营畜牧场 ( 特别是奶牛场 ), 普遍应用青贮玉米秸作为奶牛等草食家畜的主要粗饲料.

15 1 青贮饲料概述 3 从世界情况来看, 进入 20 世纪 70 年代, 青贮饲料的应用进入了突飞猛进的发展阶段. 实践证明, 青贮饲料比调制干草 加工草粉具有更大的优越性. 调制青贮饲料的营养损失少, 并且收贮灵活, 易于推广. 更重要的是可以缓解青刈饲料饲喂与牧草生长季节的矛盾, 因而, 青贮饲料在畜牧业生产中对平衡青绿饲料供应, 提高利用率起着重要作用. 青贮饲料由于具有良好的贮存效果和经济效益, 因此, 一直被世界各国所重视, 特别是畜牧业发达国家都把青贮饲料生产作为发展反刍家畜的重要措施之一, 对青贮饲料的需求量越来越大. 近十几年, 青贮饲料生产量增长更快, 调制技术在不断改进和发展, 青贮饲料质量也不断提高. 1 3 青贮原料的发展 早期的青贮原料仅限于牧草 饲料作物及其秸秆等农副产品. 随着青贮调制技术和调制工艺的进步及新型包装材料的出现, 青贮原料的范围也有很大的拓展. 目前, 已不再局限于常规的青贮原料, 如全株玉米 小麦 高粱等饲料作物, 黑麦草和鸭茅等禾本科牧草, 苜蓿和三叶草等豆科牧草, 而是因地制宜的将各地区特有的经济作物副产品 食品工业副产品等也作为青贮的原料加以开发利用. 如 Xu 等 (2003a,2003b,2008b, 2009) 将茶饮料残渣 山药,Okine 等 (2007) 将萝卜副产品等作为青贮原料用于调制青贮饲料. 这些青贮原料存在一些缺点 :1 大都水分含量高, 在青贮过程中会产生大量渗出液, 并由此造成营养成分的损失 ;2 存在不同程度的适口性问题, 单独制作青贮时, 家畜不爱采食 ;3 大都存在营养成分不平衡等问题. 为了解决这些问题, 一方面添加麸皮 米糠 干草 干秸秆等来吸收原料中的水分, 以减少营养物质的损失 ; 另一方面通过与精饲料 干草等原料混合调制混合青贮或发酵全混合日粮 (totalmixed rations,tmr), 以提高青贮品质和适口性. 发酵 TMR 不仅能够有效保持 TMR 原料的营养价值, 而且通过发酵产生的生物活性物质还可以增加其附加价值, 另外发酵提高了 TMR 的贮藏性, 便于商品化流通.Xu 等 (2004,2007a,2007b,2008a,2010, 2012) 利用咖啡饮料残渣 茶饮料残渣 啤酒糟 菌糠等与其他原料混合调制发酵 TMR, 不仅有效地解决了高水分的食品残渣难以贮存的问题, 同时, 通过与其他原料混合, 解决了营养不平衡 适口性差的问题. 1 4 青贮调制工艺进展 20 世纪初, 人们对青贮饲料的研究, 重点放在青贮工艺过程的研究上, 随后人们又将研究的重点延伸至如何提高青贮饲料的适口性上. 对于青贮工艺过程的研究, 人们的焦点是材料的呼吸作用和青贮微生物, 以及环境的温度和湿度对呼吸作用和青贮微生物的影响 ; 调制过程中碳水化合物和蛋白质的化学变化过程. 这期间, 人们先后对植物呼吸与二氧化碳生成的关系, 以它们与材料中营养成分变化及其调控措施进行了大量的研究.1930~1940 年, 该领域的研究取得了突飞猛进的发展. 如利用小规模试验证明了 Fischer 关于青贮品质受原料的含水量 生育时期及二氧化碳

16 4 现代青贮理论与技术 的影响 ; 呼吸和发酵产生的二氧化碳必须保留在青贮窖中的结论.Virtanen 通过调查在添加无机酸的情况下, 青贮调制与植物呼吸之间的关系, 发现添加酸的青贮与对照组相比气体生成量显著减少, 证明了添加酸是调制优质青贮的一个行之有效方法. 截至 1950 年, 针对青贮基本原理和各种微生物作用开展了大量的研究, 并取得了丰硕的成果. 乳酸菌在调制优质青贮过程中起着决定性的作用 ; 装填密封后, 乳酸菌的迅速增殖及乳酸的生成使青贮原料变成酸性并抑制其他微生物的繁殖等观点得到公认. 研究证明, 青贮不良发酵的特征是丁酸菌产生丁酸, 丁酸菌是广泛存在于土壤中, 在厌氧或微需氧的条件下繁殖的梭菌属杆菌 ; 乙酸同样是青贮调制过程中产生的一种挥发性成分, 它作为乳酸发酵和丁酸发酵的副产物, 即使在厌氧呼吸过程中也能产生. 另外, 研究结果也证明了青贮饲料中存在着酵母菌和霉菌等微生物, 这些微生物的数量和种类与材料和调制条件有关. 20 世纪上半叶, 人们研究的重点是青贮调制工艺 影响发酵的因素及由发酵所引起的化学变化和成分的改变. 另外, 对于青贮发酵过程中的化学变化, 人们关注的是伴随发酵的碳水化合物的减少 醚浸出物的增加 蛋白质的分解和非蛋白氮 (nonprotein nitrogen,npn) 的产生, 以及植物色素和维生素的物理化学变化, 并且针对上述变化做了大量的试验研究. 1 5 青贮调制技术进展 20 世纪上半叶, 人们在开展青贮调制的化学变化过程研究的同时, 针对与调制相关的具体因素, 即青贮原料的种类和处理方法 青贮容器的构造和机能及改善青贮品质的技术和材料也进行了深入研究. 在青贮原料上, 人们针对各种牧草和饲料作物的青贮原料特性与品种 施肥水平等栽培技术, 收割时期 切碎 压实 密封等调制处理之间的相关性进行了系统性的研究. 另外, 针对甜菜渣和甜菜叶 马铃薯及其副产物 野草类 秸秆类等农副产品, 开展了贮藏方法和提高营养价值等方面的研究. 在提高发酵品质的研究上, 人们尝试了添加各种无机酸 有机酸及其复合物 食盐 二氧化碳 福尔马林等多种化学物质的试验, 并取得了一系列研究成果. 其中, 最重要的成果是由 Virtanen 等科研人员提出的酸添加理论及其应用, 并以其名字命名为 AIV 法.Virtanen 在 1925 年已经提及蛋白分解酶, 证明了不仅植物, 厌氧微生物也能分泌蛋白分解酶, 这些酶在 ph4 以上的环境中具有活性. 而且, 蛋白质分解的程度可通过测定可溶性氮及氨态氮的含量来表示.Virtanen 在 1933 年对添加无机酸进行青贮的原理及其效果总结如下 : 添加的酸使原料 ph 迅速降到 4 以下, 从而抑制了青贮原料发生的所有分解作用. 在促进乳酸发酵改善发酵品质的研究上, 以发酵中起主要作用的乳酸菌的培养和富含作为发酵基质的碳水化合物材料的添加最为引人关注. 对于前者, 人们从植物材料上进行乳酸菌的分离 分类到筛选菌株的培养, 开展了一系列的研究工作. 对于后者, 针对各种糖类和饲料的添加开展了各种各样的实验. 结果显示, 一般鲜草上都附着有大量的乳酸菌, 这些乳酸菌与原料一起被运到青贮窖中 ; 接种乳酸菌有利

17 1 青贮饲料概述 5 于制作优质青贮 ; 鲜草上附着的微生物数量随植物的生育阶段 季节和年份的变化而变动. 对于乳酸菌培养, 自 1909 年 Crolbois 开发培养基进行纯培养实验以来, 微生物领域的研究人员开展了大量的乳酸菌培养实验. 青贮发酵主要以乳酸菌为主. 近些年来, 随着环境微生态学的发展和分子生物学技术的广泛应用, 克服了自然界微生物纯培养技术局限, 大大扩展了对自然环境中微生物的认同范围, 可以从基因水平准确定位微生物的分类定位和种群关系. 目前鉴定微生物种群中的单个微生物主要是采用聚合酶链式反应 (polymerasechainreaction,pcr) 技术, 直接克隆测序和微生物基因组中特定靶基因的测序. 16SrRNA 基因作为靶基因的 PCR 技术是目前最常采用的一种方法.16SrRNA 的序列分析技术主要是利用 16SrRNA 序列的高保守性, 在恒定区上设计引物, 将细菌 16SrRNA 扩增出来, 读取 16SrRNA 序列, 对不同细菌的 16SrRNA 进行同源性比较及分析, 从序列差异计算它们之间的进化距离, 可以绘出生物进化树, 从而鉴定样本中可能存在的微生物种类. 以 16SrRNA 基因扩增子为基础的微生物种群分析的分子生物学方法还包括变性梯度凝胶电泳 (denaturinggradientgelelectrophoresis,dgge), 温度梯度凝胶电泳 (temperaturegradientgelelectrophoresis,tgge), 限制片段多态性分析 (restrictionfragmentlengthpolymorphism,rflp), 荧光原位杂交 (fluorescent insituhybridization,fish) 等, 这些方法都可以快速对微生物种群进行分析, 同时获得微生物种群的 指纹. 此外还有限制酶切分析方法 (amplifiedribosomaldnareg strictionanalysis,ardra) ERIC 序列为靶基因的 PCR 技术 实时荧光定量 PCR 技术等分子生物学方法研究环境中的微生物变化. 1 6 青贮的营养损失研究进展 青贮的营养损失可以分成田间损失 植物呼吸和发酵损失 渗出液损失及废弃等 4 个部分. 田间损失包括田间各种机械作业 ( 收割 翻晒 搂草 ) 运输和切碎过程中引起的损失, 以及这期间由于植物呼吸和微生物活动造成的干物质损失 ; 植物呼吸和发酵损失也是引起青贮营养损失的原因之一, 与青贮原料 青贮容器中氧气的残留量 发酵类型和发酵强度有关. 一些研究表明, 渗出液损失主要受青贮原料的含水量和压实程度的影响 ; 渗出液中含有较多的有机物 无机物及水溶性维生素 ; 细胞渗出液受原料干物质含量的影响 ; 渗出液中含有一定量的矿物质 有机酸及含氮物质. 20 世纪初到 20 世纪中叶, 人们对青贮渗出液的性质和成分组成进行了广泛的研究, 并以此来估算青贮的养分损失. 同时证明了渗出液成分及损失与材料的种类, 青贮容器的种类 大小和形状及贮藏处理方法之间的关联性. 人们采用不同形式和大小的青贮容器对废弃部分的损失进行了研究, 其结果表明废弃的主要原因是霉菌引起的材料的腐烂变质, 与青贮容器密闭性 材料压实程度有关, 废弃多发生在青贮容器表面及四周等容易与空气接触的部分. 为了准确的测定青贮营养成分损失, 人们开展了各种营养成分的动态变化及消化率

18 6 现代青贮理论与技术 变化规律的研究. 准确的测量青贮的干物质含量是正确评价青贮的营养价值及把握贮藏过程中养分变化规律的关键. 直到 20 世纪下半叶, 人们一直将干物质含量的定量法作为重要的基础性研究课题. 虽然在分析方法上还存在着一定的不足, 但由于青贮的营养损失和营养价值的变化在实际生产中的重要地位, 因此该项研究从未间断. 到 70 年代为止, 人们对不同的材料 ( 禾本科 豆科 混播牧草 饲料作物 农副产品等 ) 不同的青贮容器 不同的添加剂及不同的物理条件 ( 压实程度 原料的处理形式 ) 下发生的营养损失进行了研究. 近些年来, 人们针对青贮饲料在发酵过程中以及好氧状态下的营养物质损失进行了更加深入的研究. 如在研究苜蓿青贮干物质损失的同时, 对苜蓿青贮发酵过程中真蛋白降解为非蛋白氮造成营养价值降低的机理, 从植物蛋白酶 微生物蛋白酶的来源 种类 作用机制等方面进行了细致的研究 (Guoetal,2007,2008, 2011;Taoetal,2011,2012). 1 7 青贮有氧稳定性 对于青贮饲料有氧稳定性, 国内外的科研工作者进行了大量的研究. 针对不同原料 ( 牧草 作物及食品副产物等 ), 不同添加剂处理 ( 化学试剂 微生物 抗生素等 ) 对有氧稳定性的影响及可能引起好氧变质的原因等都进行了较为深入的研究.Beck 和 Gross (1964) 首次发现青贮饲料的好氧变质主要是由青贮饲料中的酵母菌所引起, 而后得到多数研究者的证实 (Woolfordetal,1982;Moonetal,1980).Ohyama 等 (1977) 报告霉菌在好氧变质中也起重要的作用, 特别是对牧草青贮饲料. 另外, 除真菌的酵母菌和霉菌外, 属于细菌的乙酸菌 (Spoelstraetal 1988) 和芽孢杆菌 (Woolfordetal, 1978) 在某些情况下也能引起青贮饲料好氧变质. Ohyama 和 Hara (1975) 指出青贮中的挥发性脂肪酸 (volatilefatyacid,vfa), 主要是乙酸 丙酸 丁酸对开窖后青贮的好氧变质有抑制作用. 同型发酵乳酸菌对有氧稳定性会产生不利的影响, 这是由于青贮发酵过程中产生的 VFA 较少, 从而无法抑制酵母菌和霉菌生长, 使有氧稳定性降低.Muck 和 Kung (1997) 的总结报告指出同型发酵乳酸菌降低了青贮饲料的有氧稳定性, 特别是全株玉米和禾本科牧草. 研究表明, 虽然异型发酵乳酸菌的发酵损失很高, 能够改善青贮饲料的有氧稳定性. 其中, 布氏乳杆菌 (Lactobacilusbuchneri) 是研究较多的异型发酵产酸益生菌. 这种菌在 2001 年被美国食品和药物管理局 (FoodandDrugAdministration,FDA) 认可为青贮接种菌. 美国奶牛与牧草中心的试验表明, 布氏乳杆菌可以提高玉米青贮的有氧稳定性,3 年试验的数据相似, 与对照组相比提高 100~811h, 足以见其效果的稳定性 (Muck,2002). 研究证明, 布氏乳杆菌之所以能提高有氧稳定性, 是与乳酸向乙酸的转变有关, 乙酸抑制酵母菌的能力强于乳酸, 能提高青贮的有氧稳定性. 另外, 也有试验结果显示, 布氏乳杆菌通过将乳酸转化成乙酸和 1,2G 丙二醇来提高有氧稳定性 (NishinoandHatori,2007). 近年来的研究表明, 发酵 TMR 具有良好的有氧稳定性 (Xuetal,2004,2007a, 2007b,2010;WangandNishino,2008;Wangetal,2012). 虽然对于发酵 TMR 的有

19 1 青贮饲料概述 7 氧稳定性的机理尚未完全搞清楚, 但从目前的研究结果来看 :1 与酵母菌有关 :TMR 发酵后酵母菌的数量明显减少, 甚至达到检测不出来的程度, 因而减少了好氧变质发生的几率 ;2 与有机酸有关 : 在发酵饲料中, 抗好氧变质能力由高变低的有机酸为丁酸 > 丙酸 > 乙酸 > 乳酸. 目前, 在发酵 TMR 中还没有发现检测出丁酸的报道, 也没有产生的丙酸影响有氧稳定性的报道. 但是,Nishino 和 Hatori (2007) 在研究中发现, 乳酸菌能与酵母菌进行拮抗 ; 并从发酵 TMR 中分离出一种布氏乳杆菌, 它能分解乳酸而产生 1,2G 丙二醇, 这种物质能与丙酸互变结构, 变相增加了丙酸含量而提高饲料的抗变质能力 ;3 与未解离酸 (undissociatedacid) 有关 :Muck 和 O kiely (1992) 指出青贮料中未解离的有机酸 ( 乳酸 乙酸 丙酸和丁酸 ), 能穿透细菌的细胞膜而进入细胞内, 改变酸碱环境而杀死细菌, 提高有氧稳定性. 1 8 青贮质量评定 青贮饲料质量包含两个方面含义 : 其一是指青贮发酵过程中发酵的优劣状况, 即发酵品质 ; 其二是指青贮饲料的营养价值和采食量, 即饲料价值. 高品质的青贮饲料一般具有以下特征 : 刈割时期适当, 牧草品质优良 ; 青贮饲料 ph4 2 以下 ; 青贮饲料乳酸含量 5%~10% ( 干物中 ); 气味芬芳无异味 ; 色泽黄绿, 非棕色或黑色 ; 以及结构正常无黏性. 青贮饲料质量的优劣与原料种类 收获时期 青贮技术有密切关系, 青贮饲料发酵品质的好坏直接与贮藏过程中的养分损失和青贮饲料产品的营养价值有关, 还影响家畜生理功能和生产性能. 因此, 正确评价青贮饲料品质十分重要. 青贮质量评定可以分为感官评价和实验室评价. 目前, 国内外在青贮质量感官评价方法上使用较为普遍的, 是德国农业协会青贮质量感官评分标准, 即根据青贮饲料的气味 结构和色泽来评定青贮饲料的优劣. 在实验室评定方面, 则常测定其化学组成, 包括常规营养成分, 如干物质 (drymater,dm) 粗蛋白 (crudeprotein,cp) 中性洗涤纤维 (neutraldetergentfiber,ndf) 酸性洗涤纤维 (aciddetergentfiber,adf) 可溶性碳水化合物 (watersolublecarbohydrate,wsc) 钙 (Ca) 磷 (P) 等 ; 发酵参数包括 :ph 有机酸 ( 总酸 乳酸 乙酸 丙酸 丁酸 ) 和氨态氮 (ammoniagn, NH3GN) 等 年, 日本自给粗饲料品质评价研究会发布了 VGScore 评分体系 ( 柾木茂彦, 2002), 该体系是以氨态氮和乙酸 丙酸 丁酸等挥发性脂肪酸为评定指标进行青贮品质评价, 满分为 100 分, 各指标不同含量分配的分数不同. 根据这个评分, 将青贮饲料品质分为良好 (80 分以上 ) 尚可 (60~80 分 ) 不良 (60 分以下 )3 个级别. 但该评定体系中没有将青贮料乳酸含量作为评定标准. 主要参考文献 柾木茂彦 サイレージの品質判定. 改訂粗飼料の品質評価ガイドブック ( 自給飼料品質評価委員会編 ), 日本 草地畜産種子協会, 東京 :91~96

20 8 现代青贮理论与技术 BeckT,GrossF.1964.UrsachenderunterschiedlichenhaltbarkeitvonGärfuter.DasWirtschaftseigeneFuter,10: 45~54 GuoXS,ZhouH,YuZ.2007.ChangesinthedistributionofNandplantenzymaticactivityduringensilageofLucerne treatedwithdiferentadditives.grassforagesicence,62 (1):35~43 GuoXS,Ding W R,HanJG,etal.2008.CharacterizationofproteinfractionsandaminoacidsinensiledLucerne withdiferentadditives.animalfeedscienceandtechnology,142:89~98 GuoXS,ChengW,YangFY,etal.2011.ContributionofendopeptidasetotheformationofnonproteinnitrogendurG ingtheensilingprocessofalfalfa.animalfeedscienceandtechnology,168:42~50 McDonalDP,HendersonN,HeronS.1991.Thebiochemistryofsilage.2ndedition.UK:ChalcombePublications MoonNJ,ElyLO,SudweeksE M.1980.Aerobicdeteriorationofwheat,Lucerneandmaizesilagespreparedwith LactobacilusacidophilusandaCandidaspp.JournalofAppliedBacteriology,49:75~87 MuckRE,O KielyP.1992.AerobicdeteriorationofLucerne (Medicagosativa)and maize (Zea mais)silagesg efectsofefectsofyeasts.journalofthescienceoffoodandagriculture,59:145~149 MuckRE,KungL,Jr.1997.Efectsofsilageadditivesonensiling.In:Fieldtofeedbunk.NRAESG99.Proc.North Americanconf:Hershey,PA.11G13Feb.NortheastReg.Agric.Eng.Serv,Coop.Ext.,Ithaca,NY MuckRE.2002.EfectsofCornSilageInoculantsonAerobicStability.Writenforpresentationatthe2002 ASAE AnnualInternationalMeeting.CIGRXVth WorldCongress.Chicago,USA,28~31 NishinoN,HatoriH.2007.ResistancetoaerobicdeteriorationoftotalmixedrationsilageinoculatedwithandwithG outhomofermentativeorheterofermentativelacticacidbacteria.journalofthescienceoffoodandagriculture, 87:2420~2426 OhyamaY,HaraS.1975.GrowthofyeastsisolatedfromsilagesonvariousmediaanditsrelationshiptoaerobicdeteG riorationofsilage.japanesejournalofzoolechnicalscience,46:71~37 OhyamaY,HaraS,MasakiS.1977.Useofcaproicacidtopreventaerobicdeteriorationofsilagesafteropening,with specialreferencetoamountsandtimeofapplication.journalofthescienceoffoodandagriculture,28:369~373 OkineA,YimamuA,HanadaM.2007.Ensilingcharacteristicsofdaikon(Raphanussativus)byGproductanditspoG tentialasananimalfeedresource.animalfeedscienceandtechnology,136:248~264 SpoelstraSF,Courtin M G,VanBeersJA C.1988,Aceticacidbacteriacaninitiateaerobicdeteriorationofwhole cropmaizesilage.journalofagriculturalscience,cambridge,111:127~132 TaoL,ZhouH,GuoXS,etal.2011.Contributionofexopetidasestoformationofnonproteinnitrogenduringensiling ofalfalfa.journalofdairyscience,94 (8):3928~3935 TaoL,GuoXS,Zhou H,etal.2012.CharacteristicsofproteolyticactivitiesofendoGandexopeptidasesinalfalfa herbageandtheirimplicationsforproteolysisinsilage.journalofdairyscience,95 (8):4591~4595 WangF,NishinoN.2008.EnsilingofsoybeancurdresidueandwetbrewersgrainswithorwithoutotherfeedsasatoG talmixedration.journalofdairyscience,91:2380~2387 WangH L,SunQZ,YangFY,etal.2012.EvaluationoffermentationandaerobicstabilityoftotalmixedrationsiG lagecontainingwetbrewers grainsandcornstraw.advanced MaterialsResearch,347~353:189~192 WoolfordM K,HonigH,FenlonJS.1978.Studyofaerobicdeteriorationinsilagewithalaboratorymethordpart2 microbiologicalphysicalandchemicalchangesduiringaerobicdeteriorationofmaizesilage.wirtschaftseigenefutg ter,24:125~136 Woolford M K,BolsenK K,PeartLA.1982.StudyontheaerobicdeteriorationofwholeGcropcerealsilages.Journal ofagriculturalscience,cambridge,98:529~535 XuCC,CaiY M,FujitaY,etal.2003a.SilagePreparationofBarleyTeaGroundsandtheirNutritiveValue.Nihon ChikusanGakkaiho,74:343~348 XuCC,CaiY M,FujitaY,etal.2003b.ChemicalCompositionandNutritiveValueofTeaGroundsSilageTreated withlacticacidbacteriaandacremonium Celulase.NihonChikusanGakkaiho,74:355~361

21 1 青贮饲料概述 9 XuCC,CaiY M,KitaT,etal.2004.SilagepreparationoftotalmixedrationwithgreenteagroundsanditsfermenG tationqualityandnutritivevalue.japanesejournalofgrasslandscience,50:40~46 XuCC,CaiY M,ZhangJG,etal.2007a.FermentationqualityandnutritivevalueofatotalmixedrationsilageconG tainingcofeegroundsattenortwentypercentofdrymater.journalofanimalscience,85:1024~1029 XuCC,CaiY M,MoriyaN,etal.2007b.Nutritivevalueforruminantsofgreenteagroundsasareplacementof brewers grainsintotalymixedrationsilage.animalfeedscienceandtechnology,138:228~238 XuCC,CaiY M,MoriyaN,etal.2008a.Influenceofreplacingbrewers grainswithgreenteagroundsontmring take,digestibilityandruminalfermentationcharacteristicsofwethers.animalsciencejournal,79:226~233 XuCC,CaiY M,ZhangJG,etal.2008b.Ensilingandsubsequentruminaldegradationcharacteristicsofbarleytea groundstreatedwithcontrastingadditives.animalfeedscienceandtechnology,141:368~374 XuCC,CaiY M,ToyokawaK.2009.SilagepreparationandnutritivevalueofChineseyambyGproduct.AnimalSciG encejournal,80:398~402 XuCC,CaiY M,ZhangJG,etal.2010.Feedingvalueoftotalmixedrationsilagewithspentmushroomsubstrate. AnimalScienceJournal,81:194~198 XuCC,WangH L,YangFY,etal.2012.Fermentationqualityandnutritivevalueoftotalmixedrationsilageof greenteagrounds.advanced MaterialsResearch,347~353:285~289

22 2 青贮用牧草和饲料作物 青贮饲料是指将新鲜的青绿饲料进行适当的加工处理后, 装填到密封的青贮容器 中, 在厌氧条件下经过微生物的发酵作用而调制成的多汁饲料. 可用作青贮原料的饲用 植物种类很多, 包括禾本科牧草 豆科牧草及饲料作物等. 2 1 禾本科牧草 禾本科牧草在天然草地的分布量大而且种类多, 耐刈割 耐牧性强, 利用率大于其他类型牧草. 与豆科牧草相比, 禾本科牧草细胞壁成分含量低, 木质化程度低, 粗纤维消化率较高, 可溶性碳水化合物比例较高, 能够为动物提供一定的能量和蛋白质, 同时含有丰富的矿物质元素和维生素, 抗营养因子含量很低. 因此, 在家畜生产体系中禾本科牧草作为畜牧业可持续发展的首选牧草, 利用前景十分广阔. 禾本科牧草的利用方式主要有青饲 调制干草和青贮. 青饲牧草, 存在季节间的不平衡. 在冬春季节牧草枯萎, 家畜只能采食到地上的枯草, 而枯草的营养价值较夏秋牧草营养价值下降 60%~70% ( 玉柱等,2004). 在世界的很多地方, 季节性禁牧限制是非常严格的, 当新鲜牧草不可利用时, 贮藏的牧草就成为反刍动物日粮的重要组成部分. 因此, 在牧草适宜生长期调制营养价值较高的干草或青贮饲料, 可以在冬春季节为家畜提供营养均衡的饲草. 青贮是目前较为理想的饲料保存方法. 青贮饲料具有营养损失少, 营养价值高, 适口性好, 消化率高, 调制方便, 保藏投入低等优点. 对于多年生牧草, 青贮还可以增加作物在一年内的刈割次数, 并且用作青贮的牧草刈割期较干草刈割期提前, 受气候等条件影响较小. 因此可以选择牧草营养成分和干物质含量最适宜的时期进行刈割, 从而最大限度地保存牧草的营养价值. 作为青贮饲料用的禾本科牧草主要有猫尾草 鸭茅 意大利黑麦草 象草和高丹草等 猫尾草 猫尾草亦称梯牧草 (timothy) 赫得草 鬼蜡烛, 是一种适宜于冷凉潮湿环境种植的冷地型牧草, 遍及温带 寒温带和近北极气候区, 主要分布在北纬 40 ~ 北纬 50 寒冷湿润地区. 猫尾草原产于欧亚大陆, 由新英格兰的早期移民带入美国. 现主要分布在加拿大东部 日本北海道地区 澳大利亚北部 美国 俄罗斯 西欧和北欧的一些国家. 我国东北 华北和西北均有栽培. 猫尾草是世界上应用最广 饲用价值最高的主要牧草, 又是草田轮作的主要牧草.

23 2 青贮用牧草和饲料作物 植物学特征 猫尾草为禾本科多年生疏丛状牧草, 须根发达, 茎基部地表下有球状短根茎. 茎直立, 株高 80~110cm; 叶片扁平, 长 15~30cm, 宽 0 3~0 8cm, 叶片较柔软细嫩 ; 叶鞘松散, 短于或下部长于节间 ; 全株蓝绿色. 圆柱状圆锥花序, 长 6~15cm, 直径 0 5~0 6cm; 小穗长圆形, 有 1 朵小花 ; 颖果小, 千粒重 0 36g 左右 生物学特征 猫尾草喜冷凉湿润气候, 抗寒性强. 适宜生长温度为 18~21, 地表下 5cm 温度 达到 3~4 种子即可萌发, 最适宜在降雨量 600~1000 mm 地区种植, 降雨量达到 400~600mm 地区生长良好, 降雨量 300~400 mm 地区生长较差, 生长寿命仅为 3 年, 产量也比较低. 对不同类型土壤适应性较广, 在肥沃的壤土 黏壤土上生长最好 饲用价值 猫尾草是一种优良的长纤维牧草, 是赛马 奶牛的良好饲草. 猫尾草在潮湿地区一年可以刈割 2 次, 每公顷产鲜草 37500~60000kg. 干旱地区年仅刈割 1 次, 产草量低. 在甘肃河西走廊内陆灌区, 第一年每公顷产鲜草 9000kg, 第二年产 35250kg, 第三年产 31500kg; 若不灌溉则严重缺株, 产量下降. 在内蒙古赤峰地区种植当年, 鲜 干草的产量分别为 kg/hm 2 和 459 5kg/hm 2, 第二年鲜 干草产量分别达到 kg/hm 2 和 kg/hm 2, 生长第三年猫尾草生长减弱, 草地稀疏, 产量下降较多, 分别产鲜 干草 kg/hm 2 和 5782kg/hm 2. 在青海种植当年产干草 3750~7500kg/hm 2, 第二年产干草 6000~12000kg/hm 2. 猫尾草中粗蛋白含量较低, 中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量较高, 其营养成分见表 2G1. 表 2G1 不同含水率猫尾草的营养成分 ( 庄益芬等,2007) 水分 粗蛋白 中性洗涤纤维 酸性洗涤纤维 可溶性碳水化合物 半纤维素 /% 高含水率 低含水率 猫尾草可用来制作干草 干草粉 青贮饲料, 供家畜冬春季节饲用. 调制干草以盛花期至乳熟期刈割较好, 成熟后由于叶片干枯脱落, 产量和品质均降低 ; 刈割过早产量较低, 且调制也较困难. 在多雨地区调制干草困难, 只能调制青贮来贮藏猫尾草. 猫尾草中可溶性碳水化合物含量相对较低, 水分含量较高, 在不使用添加剂的情况下调制青贮饲料, 难以获得满意的发酵效果. Narasimhalu (1995) 研究表明, 未经处理的猫尾草青贮饲料贮藏性能差, 可溶性碳水化合物含量下降速度较快 ; 用占鲜重 0 3% 甲酸处理的猫尾草青贮饲料, 在整个贮藏期间, 丁酸和挥发性盐基氮 (volatilebasenitrogen,vbn) 含量低,pH 低, 可溶性

24 12 现代青贮理论与技术 碳水化合物含量保持在较高水平, 青贮饲料贮藏性能较好. 另外, 添加甲酸 乳酸菌和 酶等添加剂后, 可抑制梭菌发酵, 制作出良好的青贮饲料 (ChiqueteandSavoie, 1994) 鸭茅 鸭茅 (orchardgrass) 又名鸡脚草 果园草. 原产于欧洲 北非及亚洲温带地区, 现在全世界温带地区均有分布, 是世界上著名的优良牧草之一, 栽培历史较长. 美国于 18 世纪 60 年代引入栽培鸭茅, 目前鸭茅已成为美国大面积栽培的牧草之一. 此外, 在英国 芬兰 德国, 鸭茅亦占有重要地位. 在我国, 鸭茅野生种主要分布于新疆天山山脉的森林边缘地带, 四川峨眉山 二郎山等的森林边缘 灌丛及山坡草地, 并散见于大兴安岭东南坡地 植物学特征 鸭茅是禾本科鸭茅属多年生牧草. 植株疏丛型, 株高 100cm 左右, 根系发达. 茎 直立或基部膝曲, 叶片幼时呈纵向折叠状. 圆锥花序, 小穗着生在穗轴的一侧, 形似鸡 脚, 内 外稃均具纤毛. 种子千粒重 1 1g 左右 生物学特征 鸭茅喜温暖湿润气候, 主要分布在世界温带地区, 我国云南 四川 新疆有野生种 公布, 四川 江苏及两湖地区有较大面积人工栽培. 抗寒性较差, 最适宜生长温度为 20~25, 在肥沃壤土或黏壤土上生长最好, 耐阴, 可在疏林地或果园里栽培 饲用价值 鸭茅一般在抽穗期刈割, 一年可刈割 2~4 次, 鲜草产量 50000~60000kg/hm 2. 通常情况下, 鸭茅生长的第二 三年产草量最高. 它既适合于大田轮作, 也适合于饲料轮作或用作长期草地. 鸭茅叶量丰实, 草质柔嫩, 适口性好, 牛 羊 马 兔等均喜食. 由于其较好的抗寒性和生产性能, 近年来已越来越受到人们的重视, 是西部退耕还草, 建立粮草 草草 林草复合植被等生态工程及草场建设的重要草种. 鸭茅蛋白质含量较高, 营养丰富, 是刈割利用的良好草种. 据研究报道, 不同刈割时间和刈割次数对鸭茅的营养成分影响较大. 据董起飞等 (2011) 报道, 经过晾晒之后, 原料的含水量从 70% 下降到 55% 左右, 晾晒对粗蛋白 中性洗涤纤维 酸性洗涤纤维 灰分 粗脂肪 可溶性碳水化合物等养分含量的影响不大, 但鸭茅的硝酸盐含量降低 ( 表 2G2); 鸭茅经过晾晒后青贮, 水分含量显著下降,pH 降低 氨态氮含量显著减少, 添加蔗糖或甲酸能够改善鸭茅青贮饲料的发酵品质, 显著降低 ph 增加乳酸含量. 从近些年的研究结果来看, 低水分的鸭茅青贮效果优于高水分的鸭茅 ; 含水量 50% 的鸭茅青贮感官指标即色 香 味 质地优于含水量 70% 的鸭茅青贮, 其粗脂肪 粗蛋白分别高 0 44% 3 51%, 粗纤维 氨态氮 / 总氮分别低 2% 0 13%.

25 2 青贮用牧草和饲料作物 13 处理 干物质 /% 表 2G2 鸭茅化学成分 ( 董起飞等,2011) 可溶性中性洗酸性洗粗蛋白碳水粗脂肪粗灰分缓冲能硝酸盐亚硝酸盐涤纤维涤纤维 化合物 /(me/kg) /(mg/kg) /(mg/kg) 鲜样 晾晒 意大利黑麦草 意大利黑麦草 (italianryegrass) 又名多花黑麦草 一年生黑麦草 多次刈割黑麦草. 意大利黑麦草原产于地中海沿岸, 分布于欧洲南部 非洲北部及小亚细亚广大地区.13 世纪已在意大利北部草地生长, 故名意大利黑麦草. 我国长江流域以南农区有大面积栽培, 在北方较温暖多雨的地区, 如东北南部生长也很好 植物学特征 意大利黑麦草是丛生型的一年生或越年生草本植物. 茎秆直立 光亮, 株高 110cm. 须根系强大, 主要分布在 15cm 的表土层中, 叶片柔软下披, 叶背面光滑. 穗状花序, 长 11cm 左右, 种子千粒重 2 25g 生物学特征 意大利黑麦草适于生长在温暖湿润地区, 亦能在亚热带地区生长. 昼夜温度在 27 和 10 左右时生长速度最快. 在潮湿 排水良好的肥沃土地或有灌溉的条件下生长良好, 不耐严寒和干热. 夏季高温干旱生长不良. 喜壤土或沙壤土, 亦适于黏壤土, 在肥沃 湿 润而土层深厚的地方生长极为茂盛, 鲜草产量很高. 耐湿和耐盐碱能力较强 饲用价值 意大利黑麦草喜氮肥, 生长迅速, 产量高, 一年可刈割 3~6 次, 鲜草产量 60000~75000kg/hm 2. 意大利黑麦草草质好, 柔嫩多汁, 适口性好, 为各种家畜所喜食. 意大利黑麦草营养价值高, 其营养成分见表 2G3. 表 2G3 意大利黑麦草营养成分 ( 张静等,2009) 干物质 粗蛋白 中性洗涤纤维 酸性洗涤纤维 可溶性碳水化合物 /% 意大利黑麦草 意大利黑麦草是调制干草的最佳草种之一, 虽然其茎多叶少, 但茎质并不十分粗 糙, 质量较一般禾本科牧草为优, 但调制干草往往受到天气的影响, 而我国南方春季阴 雨多湿, 更不易调制成优质干草. 因此, 青贮是意大利黑麦草简单 易行的加工贮存方

26 14 现代青贮理论与技术 法. 处于营养生长期的意大利黑麦草, 质地较软, 可溶性碳水化合物含量较高, 若意大利黑麦草直接青贮因水分含量高, 青贮难度较大. 但适当萎蔫, 降低鲜草含水量后即可达到满意的青贮效果. 另外, 一些试验表明, 添加葡萄糖 山梨酸 乳酸菌 丙酸及乳酸菌 + 丙酸, 能有效地抑制青贮早期好氧微生物的活性, 减少可溶性碳水化合物的损失, 促进乳酸发酵, 提高意大利黑麦草的青贮品质, 而且添加丙酸可以提高开封后的有氧稳定性 (Shaoetal,2007; 张静等,2009) 象草 象草 (napiergrass) 又名紫狼尾草, 原产于非洲 澳大利亚和亚洲南部等地, 在 世界热带和亚热带地区广泛栽培. 目前, 我国南方各省区如广东 广西 福建等均有大 面积栽培, 是南方温热地区的一种高产饲草 植物学特征 象草为禾本科狼尾属多年生草本植物. 茎直立, 植株高 200~300cm, 须根发达. 叶质较硬, 叶长 30~100cm, 宽 1~5cm, 叶面有茸毛, 叶鞘光滑无毛. 穗状圆锥花序, 黄褐色或带紫色, 带小穗. 每小穗有 3 小花, 小穗通常单生. 种子成熟时易脱落. 种子结实率和发芽率低, 实生苗生长极为缓慢, 故一般采用无性繁殖 生物学特征 象草喜温暖湿润气候, 最适宜在高温 长日照下生长,25~35 生长最为迅速. 对土壤要求不严, 在沙土 黏土 微碱性土壤及酸性的贫瘠土壤均能种植. 喜肥, 尤其对氮肥敏感, 根系发达, 耐寒性较强, 但只有水分充足, 才能获得高产. 象草光合同化效率高, 具有高产稳产性能 饲用价值 象草是我国南方饲养畜禽重要的青绿饲料, 它的产量高, 一般每年可刈割 5~8 次, 高温多雨地区, 水肥充足, 每隔 25~30 天即可刈割一次. 留茬高 6~10cm. 一般鲜草产量 75000~150000kg/hm 2, 高者可达 kg/hm 2 ( 张磊,2010). 鲜嫩时刈割为宜, 过迟刈割, 茎秆粗硬, 品质下降, 适口性降低. 象草营养价值丰富 ( 表 2G4), 蛋白质和消化率均较高, 适时收割的象草, 柔嫩多汁, 适口性好, 利用率高, 牛 羊 马等均喜食. 表 2G4 象草的营养成分 ( 贾燕霞,2008) 干物质 粗蛋白 中性洗涤纤维 酸性洗涤纤维 可溶性碳水化合物 /% 鲜草

27 2 青贮用牧草和饲料作物 15 象草生长速度快 产量高, 特别是夏季往往有剩余, 而南方地区多雨 潮湿, 进行干草调制比较困难, 成本高. 相比之下, 青贮的费用较低 受气候影响较小, 营养损失少 ; 而且贮存较好的青贮料气味芳香, 青绿多汁, 这样不仅可以改善饲草饲料的适口性, 也可增加畜禽的采食量. 但由于象草茎叶上自然附着的乳酸菌少, 可溶性碳水化合物含量低, 进行常规的青贮很难调制出高品质的青贮饲料. 因此, 需要应用添加剂来改善其青贮品质. 贾燕霞 (2008) 在象草青贮中添加酶制剂 乳酸菌和甲酸, 结果表明, 三者都不同程度的改善了象草青贮的发酵品质 高丹草 高丹草 (sorghumhybridsudangrass) 为禾本科高粱属一年生饲用高粱与苏丹草 (sudangrass) 的杂交品种, 具有杂种优势大 品质好 抗逆性强等特点, 在畜牧 水 产养殖及环境保护等领域有着广阔的开发利用前景 植物学特征 高丹草须根较发达, 茎高 2~3 m, 再生性好, 分蘖能力强, 叶量丰富. 叶片中脉 和茎秆呈褐色或淡褐色, 疏散圆锥花序, 分枝细长. 种子为扇卵形, 颜色依品种不同有 黄色 棕褐色和黑色, 千粒重 10~12g 生物学特征 高丹草性喜温和气候, 是光周期敏感型植物, 表现出很好的晚熟特性. 它与传统的一些牧草品种相比, 具有更长的营养生长时间 更高的消化率及更高的产草量, 抗旱性强, 耐热, 较耐寒. 高丹草对土壤要求不高, 各种土壤都可种植, 耐酸性和耐盐碱力较强 饲用价值 高丹草营养价值高, 适口性好, 是牛 羊 兔 鹅的优质青饲料, 适于青饲 青贮, 也可直接放牧和调制干草. 贾汝敏等 (2008) 对不同生长时期高丹草的营养成分进行研究 ( 表 2G5), 发现不同生长时期高丹草营养成分差异显著, 综合考虑高丹草的鲜草产量及营养成分等指标, 认为高丹草在生长期达到第 Ⅲ 期之前, 即平均高度不超过 2m 时进行刈割, 其利用效果最好. 表 2G5 不同生长时期高丹草的营养成分 ( 贾汝敏等,2008) 生长时期 干物质 /% 粗蛋白 粗纤维 粗脂肪 粗灰分 钙 磷 第 Ⅰ 期 第 Ⅱ 期 第 Ⅲ 期

28 16 现代青贮理论与技术 续表 生长时期 干物质 /% 粗蛋白 粗纤维 粗脂肪 粗灰分 钙 磷 第 Ⅳ 期 抽穗期 注 : 根据高丹草的叶尖高度, 将其划分为 5 个生长时期, 即第 Ⅰ 期 (85cm) 第 Ⅱ 期 (115cm) 第 Ⅲ 期 (180 cm) 第 Ⅳ 期 (220cm) 及抽穗期 (240cm) 张树攀等 (2010) 将经萎蔫处理的蜡熟期高丹草切碎后分别添加甲醛 甲酸进行青贮试验. 结果表明, 高丹草原料中干物质含量为 75 2% 干物质中粗蛋白 粗灰分 酸性洗涤纤维 中性洗涤纤维 可溶性碳水化合物含量依次为 12 5% 12 3% 28 9% 53 7% 6 3%; 甲醛和甲酸的添加有助于降低高丹草青贮饲料中氨态氮含量 保存较多的可溶性碳水化合物和蛋白质, 改善了高丹草青贮的发酵品质, 并降低了青贮料中粗蛋白和纤维的体外消化率. 2 2 豆科牧草 豆科牧草营养丰富, 其粗蛋白含量位居饲草植物之首, 是天然草地蛋白质的主要来源之一. 豆科牧草不仅富含蛋白质, 而且其粗脂肪也相对较高, 大部分豆科牧草的粗脂肪含量平均在 2 83% 以上, 最高者达 6 12%, 同时其粗纤维含量较低, 平均在 30 56% 左右, 最低者达 17 82%. 钙 维生素和胡萝卜素的含量均高于禾本科牧草, 动物所必需的氨基酸及消化能 代谢能也优于其他牧草, 是草食动物的优良粗饲料. 豆科牧草可用于青饲 调制干草和制作青贮. 一般情况下, 豆科牧草在盛花期刈割营养价值较高. 晒制干草时需要一定面积的场地, 且遇到阴雨天气易发霉变质或在晒制时易大量落叶, 营养损失较大. 在这种情况下, 可以通过青贮来弥补这一缺点, 进而提高豆科牧草的营养价值. 然而豆科牧草因其含糖量低, 有时不能保证青贮过程中乳酸发酵占绝对优势, 用常规方法单独青贮往往效果不佳. 因此, 对于豆科牧草青贮可通过添加化学添加剂或生物添加剂来改善青贮过程, 减少营养损失 ; 也可通过豆科牧草与禾本科牧草或其他作物混合青贮, 从而改善青贮品质. 常用于制作青贮的豆科牧草包括苜蓿 红三叶 白三叶和箭筈豌豆等 苜蓿 苜蓿 (alfalfa) 是来自近东和东亚的一种豆科植物, 起源于小亚细亚 外高加索 伊朗和土库曼一带. 在我国, 苜蓿主要分布在西北 东北 华北地区, 江苏 湖南 湖北 云南等地也有栽培. 据记载, 苜蓿在我国的栽培历史已有 2000 多年, 在公元前 126 年, 汉武帝第二次派遣张骞出使西域时带回, 引入后在长安种植, 以后不断扩展开来 植物学特征 苜蓿为豆科多年生草本, 少数种类为一年生. 根系发达, 多为直根系. 苜蓿茎直

29 2 青贮用牧草和饲料作物 17 立 半直立或匍匐, 由茎节与节间组成, 一般主枝有 10~20 个节. 有分枝, 自叶腋生出. 茎秆光滑, 茎浅绿色, 稍有毛, 具棱角, 中空有白色木质髓. 茎粗 0 2~0 5cm, 株高达 50~120cm, 最高达到 150cm. 苜蓿叶为三出复叶, 托叶较大, 小叶倒卵形 长椭圆形或倒披针形. 叶缘上部距顶端 1/3 处以上有锯齿, 主脉明显, 两边有平行的侧脉. 叶片上面呈绿色, 下面呈淡绿色. 花在花序轴上排列为总状花序, 其上着生 20~ 30 朵花, 花有短柄, 花色为紫色或兰紫色 黄花苜蓿为黄色 杂花苜蓿花色较杂. 荚果螺旋形, 通常有 2~4 个螺旋, 种子成熟时果皮呈褐色或黑色, 密生伏毛. 每个荚果内含种子 2~9 粒种子, 种子为肾形, 黄褐色, 千粒重为 1 4~2 3g 生物学特征 苜蓿生长最适温度为 15~25, 不耐高温, 气温达到 30~35 时不能正常生长或死亡. 苜蓿具有较强的抗寒性, 气温达到 5 时开始返青, 北方地区 -25~-15 能安全越冬.-30 有雪覆盖也能安全越冬. 苜蓿最忌春季发生 倒春寒, 在苜蓿返青时的 3 4 月份, 如果出现 2~4 次气温下降到 8~10 的情况, 苜蓿返青率降低甚至全部死亡. 苜蓿虽然耐旱, 但对水分的需求量较大. 对土壤要求不十分严格, 但最适合在有机质丰富 结构良好的中性壤土或沙壤地上生长 ; 苜蓿种类及品种不同 栽培地和生产条件不同产量表现出较大差异, 旱地栽培干草产量一般为 2250~5250kg/hm 2, 水浇地种植干草产量为 9000~15000kg/hm 饲用价值 苜蓿素有 牧草之王 的美称, 其中紫花苜蓿是栽培面积最大, 经济价值最高的一 种. 紫花苜蓿粗蛋白含量高, 营养丰富 ( 表 2G6), 在提高奶牛产奶量和乳品质及肉牛 增重等方面效果显著. 表 2G6 紫花苜蓿的营养成分 (Wangetal,2012) 干物质 粗蛋白 中性洗涤纤维 酸性洗涤纤维 可溶性碳水化合物 /% 紫花苜蓿 目前苜蓿生产的主要产品是干草, 但是在我国许多地方苜蓿干草的调制过程中都存在雨淋 落叶等损失, 一般损失率达 30% 左右. 特别是在我国苜蓿主产区, 由于雨 热同季, 苜蓿收获季节遭雨淋的损失率更高. 为此, 采用苜蓿青贮是解决上述问题较为理想的措施. 由于苜蓿含有较低的可溶性碳水化合物和较高的缓冲能, 给苜蓿的青贮增加许多困难, 但通过适度晾晒, 添加糖蜜等富含可溶性碳水化合物的添加剂, 添加纤维素酶制剂及有益微生物等方法, 可以有效解决苜蓿青贮难的问题. 苜蓿青贮不仅可以减少养分损失, 而且可以保持青绿饲料的营养特性. 苜蓿青贮后适

30 18 现代青贮理论与技术 口性好 品质好 消化率高 能长期保存, 而且以拉伸膜裹包形式贮存的苜蓿青贮还可进 入流通领域, 可在异地销售利用. 优质苜蓿青贮饲料粗蛋白含量在 18% 以上, 成为重要 的植物蛋白质来源, 在开发生产饲料蛋白质, 健康稳定发展畜牧业方面具有深远的意义 红三叶 红三叶 (redclover) 又名红车轴草, 原产于小亚细亚及南欧, 早在公元 3~4 世纪欧洲开始栽培, 后在西班牙 荷兰 德国等广泛栽培, 现为欧洲各国 美国 新西兰等海洋性气候国家最重要的豆科牧草之一. 我国云南 贵州 湖南 湖北 江西 四川 新疆等省 ( 区 ) 有野生种分布, 栽培种为 20 世纪 20 年代引进, 已在西南 华中 华北南部 东北南部等地栽培 植物学特征 红三叶为豆科三叶草属多年生草本植物, 生长年限 2~4 年. 直根系, 主根入土深达 60~90cm. 茎直立或斜升. 三出复叶, 小叶卵形或椭圆形, 叶面有灰白色 V 形斑纹, 叶全缘. 茎叶有茸毛. 头形总状花序, 生于茎顶部或叶腋处, 花红色. 荚果小, 含 1 粒种子. 种子肾形或椭圆形, 千粒重 1 5g 生物学特征 红三叶喜温凉湿润气候, 最适于夏无酷暑 冬无严寒, 降雨量 1000 mm 左右地区 种植. 生长最适温度为 15~25, 能耐 -8 的低温, 耐寒性低于紫花苜蓿. 不耐热, 喜排水良好 土质肥沃并富含钙质的黏壤土 饲用价值 红三叶在现蕾以前叶多茎少, 现蕾期茎叶比例接近 1 1, 始花期 , 盛花期 红三叶草质柔嫩, 适口性好, 各种家畜均喜食, 营养丰富, 其化学成分见表 2G7. 北方地区种植每年可刈割 2~3 次, 产鲜草 30000kg/hm 2 ; 南方每年可刈割 5~6 次, 产鲜草 60000~75000kg/hm 2. 表 2G7 红三叶草的化学成分 ( 许庆方等,2008) 干物质 /% 粗蛋白 中性洗涤纤维 酸性洗涤纤维 可溶性碳 水化合物 粗灰分 缓冲能 /(me/kgdm) 红三叶 红三叶可用以青饲 放牧 调制干草或调制青贮饲料. 红三叶的营养价值颇高, 仅次于苜蓿. 其粗蛋白含量和可消化蛋白质低于苜蓿, 而总消化养分含量及净能却比苜蓿略多. 红三叶的可溶性碳水化合物含量较低, 而缓冲能较高, 属于难青贮的豆科牧草. 国内已经开展的研究表明, 添加乳酸菌 乳酸菌 + 纤维素酶 甲酸和糖蜜可以明显改善