周 瑞， 刘立山， 郎 侠， 王彩莲， 宋淑珍， 吴建平*

(1. 甘肃农业大学动物科学技术学院， 甘肃 兰州730070； 2. 甘肃省农业科学院畜草与绿色农业研究所， 甘肃 兰州 730070)

饲用甜菜(BetavulgarisL.var.iutea Dc.)是藜科甜菜属2年生草本植物，甜菜栽培种的一个变种，其块根中碳水化合物、粗蛋白、钙磷及微量元素含量高，粗纤维含量低，营养价值较平衡全面、适口性好、易被家畜消化利用[1]，在丹麦、德国、荷兰等欧洲发达国家，普遍采用饲用甜菜饲喂奶牛[2]，但新鲜饲用甜菜因含水量高达90%以上，保存时会因为水分流失而造成营养物质流失[3]，容易腐烂变质，另外，饲喂时切碎麻烦，直接保存占空间大，不易长时间保存。限制了其种植面积及在畜牧饲养中的广泛利用。玉米(Zeamays)秸秆青贮是北方目前来源最广泛、应用最普遍的一种反刍动物饲料，但由于去穗玉米秸秆青贮粗蛋白(crude protein，CP)含量低，中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)含量高，营养品质较差。为了改善青贮的营养品质，不同农作物秸秆的混合青贮已经是目前研究的重点。黄晓辉等[4]研究表明，将苦豆子(Sophoraalopecuroides)和玉米秸秆按照20∶80的混合比例青贮，使混贮料pH显著降低，粗蛋白含量比玉米单贮增加了52.98%；王林等[5]研究表明，紫花苜蓿(Medicagosativa)和玉米秸秆按照30∶70的混合比例青贮时，pH值较苜蓿单贮显著降低，而NDF和ADF含量低于玉米单贮，高于苜蓿单贮。大量研究表明[6-9]，按照不同秸秆的营养品质特性进行混合青贮可以改善青贮的营养品质。然而青贮饲料在开窖后的有氧稳定性也是影响青贮品质的重要因素[10-12]，青贮饲料因接触空气容易发生二次发酵使腐败菌大量繁殖，微生物菌群发生变化，从而导致发酵产物的改变，同时也会造成青贮饲料营养物质损失。因此，混合青贮时，不仅要考虑不同秸秆的营养品质特性，实现营养互补，而且要便于贮存，提高青贮饲料的有氧稳定性，减少营养物质损失。目前，饲用甜菜主要以青饲为主，青贮利用研究较少，因此，为了更好地实现饲用甜菜的长期保存，减少营养物质流失，本研究将饲用甜菜块根和玉米秸秆按照不同比例进行混合青贮试验，测定混合青贮的营养品质及有氧暴露期微生物数量的变化，筛选最优的混合青贮比例，实现饲用甜菜的有效利用以及长期保存。

1 材料与方法

1.1 材料

试验选择蜡熟期收割的去穂玉米秸秆(豫玉22号，定西市临洮县八里铺镇种植)，留茬高度10～15 cm；甜菜(甜饲一号，武威市黄羊镇种植)；小型搅拌机(JZC300型，山东省商河县三星机械厂)；青贮发酵桶由20 L圆形旋盖式聚乙烯塑料桶改造而成，桶盖加装单向排气阀装置(Kartell,cod:418，意大利)；秸秆粉碎机(9Z-9A型青贮铡草对辊揉搓型，洛阳四达农机有限公司生产)。

1.2 试验设计

试验共设计5个处理，将甜菜块根和玉米秸秆按照不同鲜重(fresh matter，FM)比例：0∶100，10∶90，20∶80，30∶70，40∶60混合成青贮饲料。试验设计如表1所示。

表1 试验设计Table1 The design of experiment

1.3 青贮调制

将收割后的玉米秸秆粉碎至1.5～2 cm，饲用甜菜粉碎至1～2 cm的小块，按照不同鲜重比例使用小型搅拌机将青贮原料混合均匀，人工装填到20 L的自制青贮发酵桶中，用脚最大限度的确保每桶青贮原料被压实压紧，并用胶带密封桶盖，记录密封后每个青贮桶的重量，标记后于室温(15～25℃)避光保存，每组制作15桶，发酵50天。每组随机选取3桶采样，测定化学成分、发酵参数并计算干物质损失率；第50 d模拟开窖，打开剩余的青贮桶，同时在发酵桶模拟开窖后第0，1，3，7 d随机选取3桶采样，分别检测微生物数量。

1.4 测定方法

采样前后记录每个青贮桶的重量，采样时，去掉青贮桶最上层5 cm和最底层5 cm的青贮饲料，均匀混合后，按梁瑜等[13]的几何采样法取样。按照青贮桶青贮前后重量和干物质含量计算干物质损失率，干物质损失率(%)=(原料重×原料DM%-青贮重×青贮DM%)/原料重×原料DM%。

青贮饲料中的干物质含量(dry matter，DM)、粗蛋白、钙(calcium,Ca)、磷(phosphorus,P)按照张丽英[14]的方法测定；酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量采用Van Soest等[15]的方法测定；水溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate，WSC)含量测定采用蒽酮比色法[16]；青贮饲料中NH3-N含量使用苯酚-次氯酸钠比色法测定[17]；pH值用pH211型精密pH计(HAN-NA)测定，乳酸和乙酸含量使用高效液相色谱法测定[18](Waters ACQUITY UPLC，色谱柱BEH C18 1.0×5.0 mm,1.7 μm，流动相为水和0.3%磷酸甲醇，流速为0.1 mL·min-1，检测波长210 nm，进样量5 μL)；微生物数量采用平板计数法[19]进行计数，酵母菌、霉菌、乳酸菌分别用高盐察氏培养基、麦芽糖浸粉琼脂培养基进行培养、MRS (de man rogosa sharpe) 培养基。

1.5 统计分析

利用Excel软件进行数据整理，SPSS Statistic19.0软件包进行方差分析和LSD/DUNCAN多重比较，结果用平均值±标准差表示，P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 青贮原料的化学成分

青贮原料化学成分见表2，甜菜块根DM、NDF、ADF含量显著低于玉米秸秆(P<0.05)，而CP、WSC、Ca、P含量显著高于玉米秸秆(P<0.05)。

表2 青贮原料的化学成分Table 2 Chemical composition of ensiling material

注：同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同

Note:Different lowercase letters in the same row indicate significant differences at the 0.05 level,the same as below

2.2 不同比例混贮前化学成分及装填密度

不同处理青贮前的化学成分见表3，随着甜菜块根添加比例的增加DM、NDF、ADF含量逐渐降低，而CP、WSC、Ca、P含量逐渐升高。装填压实后，其密度也随甜菜块根添加比例的增加而降低，且T3、T4组装填密度显著低于T0、T1、T2组(P<0.05)。

表3 不同比例混贮前化学成分Table 3 Chemical composition before mixed-ensiling with different ratio

2.3 不同比例混贮后化学成分及干物质损失率

不同处理青贮的化学成分见表4，随着甜菜根比例的增加，青贮后DM、NDF、ADF含量逐渐降低，而CP、WSC、Ca、P含量呈现先升高后降低的趋势。T2组CP、Ca和P的含量分别为6.07%，0.46%和0.19%均显著高于T0、T3、T4组(P<0.05)，而和T1组无显著差异；T2组WSC含量显著高于其他4组(P<0.05)，T1、T2组干物质损失率均显著低于其他三组(P<0.05)，且分别比T0组低3.06%，2.01%，T3、T4组干物质损失率显著高于T0组(P<0.05)，T4组干物质损失率(17.67%)最高。

表4 不同比例混贮后化学成分及干物质损失率Table 4 Chemical composition and dry matter loss after mixed-ensiling with different ratio

2.4 不同比例混贮后发酵品质

不同处理青贮的发酵品质见表5，青贮处理后，T2组pH显著低于其他4组(P<0.05)，且T0、T1、T2组pH均在4.0以下，而T3、T4组pH大于4.0；T2组乳酸含量显著高于其他4组(P<0.05)；T1组乙酸含量最低，其次是T2组，T4组乙酸含量最高；T1、T2组乙酸含量显著高于T3、T4组；T0、T1组均未检测到丙酸和丁酸的含量，T2组未检测到丙酸含量，但丁酸含量显著低于T3、T4组(P<0.05)；当甜菜块根的添加比例大于20%时，随着甜菜根块比例的增加NH3-N含量逐渐降低，且T2组NH3-N含量最低，但当甜菜块根的添加比例大于20%时，NH3-N含量逐渐升高，T4组NH3-N含量最高。

表5 不同比例混贮后发酵品质Table 5 Fermentation quality after mixed-ensiling with different ratio

注：ND表示未检测到

Note：ND indicate not detected

2.5 不同比例混贮有氧暴露期微生物数量

有氧暴露期微生物数量变化见表6，模拟开窖当天，T2组酵母菌数量最低，且显著低于T0、T3、T4组(P<0.05)，与T1组无显著差异；除T4组霉菌数量显著高于T3组(P<0.05)外，其他3组均未检测到霉菌；T2组乳酸菌数量显著高于其他4组(P<0.05)。有氧暴露期，各处理组酵母菌和霉菌数量均呈现上升趋势，乳酸菌数量呈现降低趋势，T3、T4组酵母菌和霉菌数均高于其他3组，而乳酸菌数低于其他3组；T2组在有氧暴露第1天时检测到霉菌数量为2.36 Lg cfu·g-1，乳酸菌数量明显下降，且低于T0、T1组；T0、T1组在有氧暴露第3天时检测到霉菌数量分别为2.26，2.38 Lg cfu·g-1，之后逐渐升高，有氧暴露第7天时霉菌数量达到最大；有氧暴露第7天时，T1组乳酸菌数量最高，酵母菌和霉菌数量最低，T4组乳酸菌数量最低，酵母菌和霉菌数量最高。

表6 不同比例混贮有氧暴露期微生物数量Table 6 Microbial quantity during aerobic exposure in mixed-ensiling with different ratio/Lg cfu·g-1

3 讨论

碳水化合物含量和水分是青贮过程中的关键因素，在青贮发酵中WSC为微生物发酵提供营养物质，尤其是乳酸菌繁殖发酵的基质，适宜的WSC和水分含量，可确保乳酸菌快速地、大量地形成乳酸，促使pH迅速下降，有效地抑制不良发酵和蛋白质的降解，有利于调制优良青贮。NDF和ADF是反映动物消化率的重要指标，ADF含量越低，饲草的消化率越高，饲用价值越大[20-22]。本研究中，甜菜块根的含水量和WSC含量较高，而去穂玉米秸秆含水量和WSC含量则较低，他们混合可以互补不足，并且混合后各处理组原料化学成分均介于两种原料之间，有效地保存和利用甜菜的饲用价值。混合青贮饲料DM、NDF和ADF含量随着甜菜根块比例的增加逐渐降低。这主要是甜菜的DM、NDF和ADF含量较低，两者混合产生了互补效应。田瑞霞等[23]在紫花苜蓿青贮试验中发现，青贮初期由于细胞呼吸以及酶解过程会消耗WSC，从而使NDF升高。而这与本研究结果相反，其原因可能是甜菜原料NDF(19.24%)、ADF(10.21%)含量较低，与玉米秸秆混合后其互补效应占主导作用。当甜菜块根的添加比例小于20%时，WSC、CP、Ca和P含量随着甜菜块根比例的增加而升高，NH3-N含量逐渐降低，但当甜菜块根的添加比例大于20%时，WSC、CP、Ca和P含量随着甜菜块根比例的增加而降低，NH3-N含量逐渐升高，干物质损失率也显著升高。Broderick等[21]在苜蓿青贮时发现，苜蓿水分含量增加，DM含量降低，在青贮制作时，容易出现排汁的现象，营养成分易流失，水分越高，营养物质流失越严重。李真真等[24]在苜蓿青贮时发现，水分过高，会因为排汁或者腐败而难以获得优质的青贮饲料，随着原料水分含量的下降，其WSC和CP含量也略微降低。王旭哲等[25]研究表明，不同的压实程度对青贮的营养品质影响不同，压实程度越低，越容易氧化腐败，CP降解加快，NH3-N含量升高，乳酸含量降低，Fransen等[26]也指出，对于过高的水分饲料，吸收剂的加入能减少汁液的流失，从而降低养分的流失，提高青贮的营养品质。张薇薇等[27]研究表明，甜菜渣里添加不同吸收剂之后，可以降低蛋白质的降解，DM损失率差异显著(P<0.05)。由此推断，本研究结果可能与甜菜块根的含水量以及压实程度有关，甜菜块根添加比例过高时，由于甜菜块根自生比较柔软，人工装填时不易踩实排出空气，因此在发酵过程中有氧发酵会消耗大量营养物质，CP降解加快，NH3-N含量升高，乳酸发酵受到抑制，同时干物质损失严重，这与本研究中装填密度逐渐降低相一致。另外，营养物质也会随着踩压时水分的排出而流失。

青贮的发酵品质与装填的压实程度有直接关系，青贮的压实不足可能会导致有氧腐败，填压紧实的青贮窖有助于pH的降低以及厌氧条件的形成青贮发酵过程中，高紧实度的青贮可以减少氧气的渗入，进而降低空气中以及饲料作物表面附着的好氧微生物的活性，对青贮微生物群落组成和有氧稳定性均有重要影响[28]。本研究结果表明，添加20%的甜菜块根时，pH分别显著低于未添加和添加10%甜菜块根组，乳酸含量显著高于未添加和添加10%甜菜块根组，在未添加、添加10%，20%甜菜块根组中均未检测到丁酸的存在，这也表明其青贮品质较好。当甜菜块根的添加比例大于20%时，一方面会使水分含量过高，不利于青贮成功，另一方面不利于青贮的压实排出空气，抑制乳酸的发酵，加速了有氧微生物的活动，蛋白等营养物质被消耗利用，pH、丁酸、NH3-N含量增加，青贮发酵品质降低。Yahaya等[29]研究发现，中、低水分青贮与高水分青贮相比，pH值呈显著下降趋势(P<0.05)，乳酸含量呈极显著增加趋势(P<0.01)，乙酸含量有明显增加，低水分牧草青贮未检测出丁酸，这表明中、低水分青贮无不良发酵产生，牧草青贮的发酵品质得到改善。Shin等[30]在对甜菜渣青贮的研究中发现，向甜菜渣中添加玉米秸使得青贮饲料水分减少，丁酸产产量降低，可以防止青贮饲料的腐败变质。因此，本研究中添加低于20%的甜菜块根时，有利于对水分的吸附，以及装填时压实程度，改善混贮的发酵品质。

乳酸菌是青贮饲料发酵过程中最为关键的细菌，也是乳酸发酵的驱动者[31]。由于在开窖后接触到氧气，好氧微生物开始大量繁殖，从而导致青贮饲料不稳定，具体表现为温度增加、剩余WSC含量急剧下降和pH上升[27]，其有氧环境不适于乳酸菌继续生长，致使乳酸菌数量开始缓慢下降，乳酸含量减少[32]。Cavallarin等[33]研究发现，在集约化养殖场青贮开窖15天后，青贮饲料表层就会有霉菌生长并出现黄曲霉毒素。因此，霉菌的出现是青贮饲料发霉变质的开始，王旭哲等[25]研究发现，开窖后好氧细菌均会有不同程度的增加，开窖后青贮饲料接触到氧气，好氧细菌利用WSC快速繁殖，进一步加剧好氧变质，随着pH的逐渐升高好氧细菌数量增加，乳酸含量逐渐降低，霉菌数量均有不同程度的增加，Shi[34]和Spadaro等[35]也有相似的研究结果。本研究在模拟开窖当天，添加20%甜菜块根组乳酸菌含量最高，酵母菌含量最低，霉菌未检测到，添加30%和40%甜菜块根组均检测到霉菌，含量分别为2.53 Lg cfu·g-1和2.74 Lg cfu·g-1，这也表明添加30%和40%甜菜块根组可能会有霉变腐败现象，之后随着有氧暴露时间的延长各处理组酵母菌和霉菌数量总体呈上升趋势，乳酸菌数量呈降低趋势，这与王旭哲[24]和Tabacco等[32]的研究结果一致。有氧暴露第3天后，添加20%，30%，40%甜菜块根组酵母菌和霉菌数量均显著高于未添加组和添加10%组，而乳酸菌数量显著低于未添加组和添加10%组。由以上结果可以推断出，随着甜菜块根比例的增加，由于甜菜自生柔软且水分较高，人工装填踩实时，压实程度会越差，装填密度降低。在开窖前，由于密封条件下，压实程度对添加20%的甜菜块根组和添加10%的甜菜块根组的影响不明显，这也与他们干物质损失率不显著相吻合，但在模拟开窖后，空气不断进入青贮桶内，同时20%的甜菜块根组WSC含量显著高于添加10%的甜菜块根组，充足的WSC刺激了酵母菌、霉菌的生长，并为其提供了生长繁殖的能量[36]，霉变速率加快，酵母菌、霉菌大量繁殖，pH升高，乳酸发酵受到抑制。因此，开窖后有氧腐败是影响青贮饲料营养品质的关键因素，同时也决定了青贮饲料是否能够长期保存与利用。

4 结论

本试验在将玉米秸秆和甜菜块根按照不同混合比例青贮时，对青贮品质及有氧暴露期微生物数量影响显著。在青贮饲料密封发酵期，未添加组、添加10%，20%甜菜块根组青贮营养品质和发酵品质均优于其他两组，但是在开窖后有氧暴露期，添加20%甜菜块根组氧化腐败速率较未添加组、添加10%快，不易长期保存利用，而添加10%甜菜块根组更加稳定，在生产实践中更有利于甜菜营养品质的长期保存利用。