付东青，贾春英，连晓春，张力，张凡凡*，马春晖

（1.石河子大学动物科技学院，新疆 石河子832000；2.新疆生产建设兵团第三师畜牧兽医工作站，新疆 图木舒克843806；3.新疆生产建设兵团畜牧兽医工作总站，新疆 乌鲁木齐830063；4.新疆农垦科学院，新疆 石河子832000）

新疆南疆地区畜牧养殖是当地农牧民赖以生存的重要依靠和经济来源，对于经济发展和社会稳定意义重大。全株玉米（Zea mays）青贮营养价值高，是目前最为重要的反刍家畜饲料之一［1］；而目前南疆地区多采用玉米秸秆黄贮，其营养价值较差，不能满足家畜营养需求，所以选择合适的原料与玉米秸秆进行混贮是解决这一问题的有效措施。番茄（Solanum lycopersicum）是新疆地区优势资源，尤其阿克苏地区已成为南疆番茄生产加工的主要区域，其生产加工后产生大量皮渣不能有效利用，不仅是对资源的浪费，且造成一定环境污染［2］。大量研究证实，番茄皮渣中含丰富的营养物质，将其进行饲用可节约养殖成本、提高资源利用效率［3-13］。肉牛和奶牛日粮中添加发酵番茄皮渣可显著提高家畜体重和平均日增重［4-5］；且可显著改善奶牛瘤胃内环境，奶产量、粗蛋白、粗纤维和干物质的消化率均显著提高［6-7］。羊日粮中添加番茄皮渣也可显著改善瘤胃环境，提高干物质采食量，改善肉品质［8-10］；且对羊的抗病性和毛品质均有改善作用［11］。此外，番茄皮渣对猪和禽类养殖也有一定增益效果［12-13］。但由于新鲜番茄皮渣含水率、含糖量较高，表面附着发酵微生物（乳酸菌）含量少，单独进行青贮易造成腐败变质［14-15］，进而破坏日粮品质。因此学者们针对其混贮效果开展了相关研究，研究表明，番茄皮渣和梨渣（1∶1）的混贮效果优于番茄皮渣单独青贮［16］；番茄皮渣和玉米秸秆（6∶4）、小麦秸秆（9∶1）的混贮效果较好，其不仅可替代部分奶牛日粮中的全株玉米青贮，且可显著提高牛奶产量和品质，降低生产成本，提高养殖效益［3］。对于番茄皮渣与玉米秸秆的混贮，其营养价值完全可等同于玉米秸秆青贮［17］。番茄皮渣和玉米秸秆混贮比例为4∶6 和3∶7 时，青贮效果和营养价值较好，其混贮含水量为50%和60%时，效果优于其他混贮含水量（比例）［18］。而也有报道称，不同水分含量（40%～70%）对混贮品质无显著影响［19］。纵观以往研究发现，采用番茄皮渣与玉米秸秆混贮可弥补各自单独发酵的缺陷，而针对混合比例和混贮体系含水量情况如何还存在一定争议，且在实际生产中未能得到有效验证。而往往把握混贮比例以控制发酵体系的含水量是确保发酵品质的关键。鉴于此，本研究选择南疆地区玉米秸秆与番茄皮渣进行裹包混贮，通过对发酵特征物质、营养物质、瘤胃降解率等的详细分析，明确最优混贮比例，为地区优势饲料资源的高效利用提供保障。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验以新疆农垦科学院选育的新饲玉12 号（Z.mays‘Xingsiyu NO.12’）玉米为研究材料，试验地位于新疆生产建设兵团第三师51 团2 连（N 39°52′37″；E 79°29′38″；海拔1094 m），当地属温带极干旱荒漠气候，日照时间长，昼夜温差大，年平均气温11.6 ℃，最热月（7月）平均气温25.0～26.7 ℃，最冷月（1月）平均气温-7.3～-6.6 ℃，年平均无霜期225 d，年降水量38.3 mm。青贮玉米种植时间为2019年5月10日-2019年8月26日（生长期为108 d），玉米种植为穴播，株距15 cm，密度按照宽窄行处理［（60+40）cm］，种植面积为1050 m2，灌水方式采用滴灌，按照一般青贮玉米种植管理模式进行管理。在青贮玉米完熟期收获果穗后将玉米秸秆刈割（2019年9月2日），当场粉碎至2 cm 左右长度。

番茄皮渣收购自中粮屯河拜城番茄制品有限公司（新疆阿克苏地区拜城县米吉克乡），收购回检测黄曲霉毒素（6.27 μg·kg-1）和黄曲霉毒素B1（1.57 μg·kg-1）含量（均未超过国标GB/T 17480-2008“饲料中黄曲霉毒素B1的测定”），原料品质见表1。

表1 玉米秸秆与番茄皮渣原料营养品质概况Table 1 Material nutrition parameters of cornstalk and tomato pomace

1.2 试验设计

试验于2019年9月2日玉米秸秆收获后立刻进行裹包青贮，由于实际生产按照含水量折算混贮比例效率较低不易实现，因此本研究完全贴近生产将玉米秸秆与新鲜番茄皮渣按比例进行混合，混合比例为，番茄皮渣∶玉米秸秆（质量比）=0∶10（T1处理）、3∶7（T2处理）、4∶6（T3处理）、5∶5（T4处理）、6∶4（T5处理）、7∶3（T6处理）、10∶0（T7处理），共计7 个处理（含水量依次为55.61%、64.33%、67.27%、70.14%、73.05%、75.96%和84.68%），每个处理3 次重复，共计裹包21 包，每包70 kg 左右。采用方盛全自动打捆包膜机（9QYG-0.5），裹包层数10 层。裹包结束后将其放于常温环境下发酵90 d，90 d 时全部开包进行感官评定，同时测定营养指标、发酵指标和瘤胃半体外降解率，各项指标均测定3 次重复。

瘤胃消化采用瘤胃瘘管尼龙袋法（在塔里木大学动物科技学院开展）［20］。选用3 只体重体型相似［（52.0±2.50）kg］，生长状况良好的哈萨克羊，安装永久性瘤胃瘘管。安装瘘管后正常饲喂一周（基础日粮主要为苜蓿（Medicago sativa）和天康配合饲料），期间检查安装瘘管羊的适应情况。试验前采用番茄皮渣和玉米秸秆混贮（1∶1）预饲1 周，每只羊每天定量饲喂200 g 精料（精料成分为玉米51%、麸皮24%、豆粕18%、尿素1.5%、食盐1%、碳酸氢钙2.5%、添加剂2%），混贮1.8 kg，自由饮水。试验开始后将各处理样品再次干燥（65 ℃）至恒定过筛（0.43 mm），准确称取3.00 g 样品放入尼龙袋中（孔径40～50 μm，尺寸6 cm×9 cm），填装后用尼龙线扎口绑在铁链上，每只羊均做3 次重复。于晨饲前（8：00）进行投放，共设置5 个时间点（12、24、36、48、72 h），到相应时间后将尼龙袋取出迅速洗净，待测。

1.3 各指标测定方法

感官评定方法参考文献［21］，主要观察色泽、气味和质地。

营养品质主要测定干物质（dry matter，DM）、粗蛋白（crude protein，CP）、可溶性碳水化合物（water soluble carbohydrates，WSC）、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）、粗脂肪（ether extract，EE）、粗灰分（crude ash，Ash）含量，均采用国标法测定［22］，其中采用重量法测定DM 含量，凯氏定氮法测定CP 含量，蒽酮比色法测定WSC 含量，范氏（Van Soest）洗涤纤维法测定NDF 和ADF 含量，索氏浸提法（石油醚浸出）测定EE 含量，灰化法测定Ash 含量。

发酵指标主要分析pH、氨态氮（ammoniacal nitrogen，NH3-N）、乳酸（lactic acid，LA）、乙酸（acetic acid，AA）、丙酸（propionic acid，PA）、丁酸（butyric acid，BA）。其中pH 使用酸度计测定，LA、AA、PA、BA 含量采用高效液相色谱法测定，NH3-N 含量采用苯酚-次氯酸钠比色法测定，同时折算NH3-N/总氮（total nitrogen，TN）［20］。

瘤胃降解率主要分析干物质降解率（dry matter degradability，DMD）、中性洗涤纤维降解率（neutral detergent fiber degradability，NDFD）、酸性洗涤纤维降解率（acid detergent fiber degradability，ADFD）、有机物降解率（organic matter degradability，OMD），各指标测定方法同DM、NDF、ADF、Ash（OM%=1-Ash%）。

1.4 数据分析

青贮玉米瘤胃降解率计算方法为（1）式［23］，降解特征参数计算方法为（2，3）式［24］。

式中：Dx为待测样品某成分的瘤胃降解率（%）；MA为待测样品某成分含量（g）；MB为过瘤胃残留物中某成分含量（g）；DP为青贮玉米中某成分在瘤胃内停留t小时的瘤胃降解效率；a为快速降解部分（%）；b为慢速降解部分（%）；a+b为潜在降解部分（%）；c为慢速降解部分的降解速率（%·h-1）；ED为某成分在瘤胃内的有效降解率；k为粗饲料瘤胃外流速率常数（%·h-1），本研究k值取2.5%·h-1。采用matlab 软件进行偏最小二乘计算，求得各相关参数。

全部数据采用Excel 2012 软件进行初步整理，采用SPSS 22.0 软件进行数据的F检验，通过F检验后进行单因素（One-way ANOVA）方差分析，多重比较均采用Duncan 法。采用模糊相似优先比法评价最佳处理［25］，运用DPS v7.05 软件将样品15 项指标进行分析计算，对其给予识别表示为1，固定样本即参考品种（参考品种各指标均为理论情况最优值），表示为0。运行“模糊相似优先比分析”功能，权重选取见表2，计算结果中待测样与参考品种相似程度大小即反映综合价值。

表2 参考品种综合品质及其权重Table 2 Reference variety comprehensive quality and its weight

2 结果与分析

2.1 玉米秸秆与番茄皮渣裹包混贮感官评定

各混贮处理气味除T7处理有轻微丁酸气味，其他处理均为乳酸气味。T2、T3、T4处理酸味浓郁，T1、T5、T6处理酸味中等，仅T7处理有轻微酸味。T1、T2、T3处理质地松散不粘手，无霉变；T4、T5、T6处理轻微粘手，其中T6处理有轻微霉变；T7处理发黏结块，有一定霉变。整体感官表现，T2和T3处理为优等（表3，图1）。

图1 玉米秸秆与番茄皮渣裹包混贮感官图Fig.1 Photo of mixed silage with cornstalk and tomato pomace

表3 玉米秸秆与番茄皮渣裹包混贮感官评定Table 3 Comprehensive sensory evaluation of mixed silage with cornstalk and tomato pomace

2.2 玉米秸秆与番茄皮渣裹包混贮发酵品质分析

发酵第90 天，T2、T3处理DM 和LA 含量较高（表4）（P＜0.001）。T3处理CP 含量最高（P=0.035）。WSC 含量T3处理显著高于除T2处理外的其他处理（P＜0.05）。NDF 含量仅T3和T4处理显著低于T7处理（P＜0.05），其他处理间差异均不显著（P＞0.05）。T3、T4处理ADF 含量显著低于其他处理（P＜0.001）。T3、T4、T5处理Ash 含量较高（P=0.018）。T1、T3、T5、T6、T7之间EE 含量差异显著（P＜0.05）。T2、T3、T4处理pH 值较低（P＜0.001）。AA 含量高低排序为T4、T5、T6处理＞T1、T3、T7处理＞T2处理（表4）（P＜0.001）。T1、T2、T3、T4处理PA 含量均较低（P＜0.05）。T1、T2、T3处理NH3-N 和BA 含量均较低（P＜0.001）。T2处理与T1和T3处理NH3-N/TN 差异不显著（P＞0.05），T4和T5处理间差异不显著（P＞0.05），其他各处理间差异均显著（P＜0.05）。

2.3 玉米秸秆与番茄皮渣裹包混贮瘤胃消化特征分析

通过对不同处理混贮发酵90 d 时DM、NDF、ADF 和OM 瘤胃降解率的分析，结果表明（图2），瘤胃中36、48、72 h 时的T1、T2、T3处理DMD 显著高于其他处理（P＜0.05）。瘤胃中24、72 h 时T2处理NDFD 最高（P＜0.05），36 和48 h 时T2、T3处理NDFD 显著高于其他处理（P＜0.05）。瘤胃中24 h 时T2处理ADFD 最高（P＜0.05），48 h时T1、T4处理ADFD 显著低于其他处理（P＜0.05）。24、36、48 h 时T2和T3处理OMD 均显著高于其他处理（P＜0.05）。4 项指标在其余时间点各处理间差异均不显著（P＞0.05）。

图2 玉米秸秆与番茄皮渣混贮营养物质瘤胃降解率Fig.2 The nutrients digestibility of mixed silage with cornstalk and tomato pomace in rumen

通过对各混贮处理DM、NDF、ADF、OM 在瘤胃中的降解模型特征参数分析，结果表明（表5），各营养成分基本含量同开窖90 d 时的情况（表4），其中DM 降解参数中，仅T5处理快速降解部分（a）与T3、T6和T7处理差异不显著（P＞0.05），其他各处理间均差异显著（P＜0.05）；各处理间慢速降解部分（b）差异均不显著（P＞0.05）；T6处理潜在降解部分（a+b）仅与T2处理差异显著（P＜0.05），其他各处理间差异不显著（P＞0.05）；T3处理b的降解速率（c）最高（P=0.011）；T2和T3处理有效降解率显著高于其他处理（P＜0.05）。NDF 降解参数中，T3、T4处理a显著高于其他处理（P=0.014），T4处理b、a+b和EDNDF均最高（P＜0.05），c各处理间差异均不显著（P＞0.05）。ADF 降解参数中，a除T1、T5、T6、T7处理间差异不显著（P＞0.05），其余处理间均差异显著（P＜0.05）；b、a+b和c各处理间差异均不显著（P＞0.05）；EDADF最大的为T1、T7处理（P＜0.05）。OM 降解参数中，a的T3、T7处理显著高于其他处理（P＜0.05）；T4处理b最高（P=0.022）；a+b的T3处理显著高于除T4处理外的其他处理（P＜0.05）；T3、T7处理c和EDOM均最高（P＜0.05）。

表4 玉米秸秆与番茄皮渣裹包混贮发酵品质分析Table 4 Analysis of mixed silage with cornstalk and tomato pomace on fermentation quality

表5 玉米秸秆与番茄皮渣的瘤胃降解率特征参数Table 5 Characteristic parameters of mixed silage with cornstalk and tomato pomace in rumen degradation

2.4 玉米秸秆与番茄皮渣裹包混贮综合品质评价

采用DPS v7.05 软件求得各处理与参考样本（表2）间各指标的相似序号之和，相似度越小，该处理与参考理想样本的综合价值越接近，综合价值越好。结果表明（表6），各处理按优劣排序为T3（24）＞T2（44）＞T4（52）＞T1（62）＞T5（75）＞T6（78）＞T7（80）。

表6 各处理与参考品种相似程度及综合价值排序Table 6 The rank of each treatment and its reference variety similarity degree

3 讨论

3.1 玉米秸秆与番茄皮渣裹包混贮发酵品质规律

青贮过程合理的控制发酵体系含水量、能-氮平衡、产酸能力等，一直是研究和生产中关注的重点［26］。本研究混贮开包时DM 含量较混贮原料相比有一定升高，这与以往研究不同（DM 含量和发酵原料相比没有很大的变化）［3，18］，主要原因为裹包混贮过程（持续90 d）水分的散失，造成混贮底物总质量下降，因此在今后混贮发酵过程中应补充DM 回收率，为更好地明确DM 变化规律。混贮发酵体系90 d 开包时，番茄皮渣添加量为30%和40%时DM 含量达到最高，且番茄皮渣添加量为40%时CP、WSC、EE 含量最优，说明合适的原料混合比例更有利于保持水分及原料发酵结束后营养物质的回收［27］。WSC 含量较高的处理（T2、T3处理）可为微生物尤其是乳酸菌的发酵创造良好的底物，进而使得发酵体系快速形成较低的酸性环境（较低的pH，较高的LA 含量），从而抑制有害微生物活动，减少不良发酵产物（AA、BA、PA、NH3-N）形成；而WSC 含量并未与番茄皮渣的添加量呈正相关关系，即当番茄皮渣添加量较多时，并未显著提高混贮体系WSC 和LA 含量、降低pH 值，反而提高了不良发酵产物的生成。此外，NH3-N/TN 作为衡量青贮过程中蛋白质分解程度的重要指标，一般优质青贮NH3-N/TN≤10［1］，本研究仅番茄皮渣添加量为40%能够达到这一标准，在此基础上番茄皮渣添加量越高，蛋白和氨基酸分解越多，混贮品质越差。因此在混贮发酵体系中，控制合适的糖含量和水分含量是确保发酵品质的关键［1，6］，同时诸多关于高水分紫花苜蓿与不同农副产品混贮的研究中也表现出相似的规律［26，28］。虽然过多的AA 不利于青贮前期发酵体系维持较低的酸性环境，但发酵后期AA 可有效抑制腐败微生物的生长，提高有氧稳定性，防止青贮饲料腐败变质［1］；同时某些青贮中的丙酸菌（Propionibacteriumspp.）将青贮体系中的葡萄糖转化成PA 和AA，虽在一定程度上也有利于提高青贮有氧稳定性，而过高浓度的PA（＞0.5%）更有可能由丙酸梭菌（Clostridium propionicum）产生，从而破坏青贮品质［29］。BA 是梭菌（Clostridiales）活动代谢的产物，可引起青贮营养物质损耗和青贮饲料腐败变质。本研究中各处理AA 含量均维持在合适范围；番茄皮渣添加量达到50%时（含水量70.14%），能达到优质青贮标准PA 含量标准；添加量达到60%时（73.05%），可满足优质青贮BA 含量标准（＜1.6%），而当混贮发酵体系含水量超过75%时，青贮品质明显变差，诸多研究也表现出相同结论［21，30］。青贮发酵过程中NDF 和ADF 含量下降可提高饲料的消化率，促进反刍家畜的生长，本研究中随着番茄皮渣的添加量提高，NDF 和ADF 含量有不同程度的提高，主要由番茄皮渣自身特性所致。而虽然目前不同原料混贮的研究较多，但均仅仅是阐释了表观现象，对其混贮规律和机制尚不明确，也缺乏进一步验证，需今后加强相关研究。

3.2 玉米秸秆与番茄皮渣裹包混贮发酵瘤胃降解特征

瘤胃半体外消化分析是理论上衡量饲料消化利用效率的主要方式，其主要反映出反刍家畜瘤胃中微生物对饲料的降解程度［1］。本研究DMD、NDFD、ADFD、OMD 均随瘤胃停留时间延长逐渐提高，其中DMD 表示饲料被瘤胃微生物转化的能力，是影响家畜干物质采食量的一个主要因素，而当番茄皮渣添加量达到50%以上时，DMD（过瘤胃36 h 后）和EDDM明显下降，说明过高的番茄皮渣不利于反刍家畜的消化［2］。针对NDFD 的分析结果同样也表明，番茄皮渣添加量为50%时，EDNDF即可达到最大（6.31%）；以往研究也证实［6］，番茄皮渣中较多的NDF 可刺激家畜咀嚼和反刍，促使动物唾液分泌，间接提高瘤胃缓冲能力，但含量不宜过高（NDF 含量≤45%）［21］，本研究得到相同结论（T4处理NDF 含量为39.15%）。而单独青贮处理（T1和T7处理）EDADF较高（3.89%和4.06%），其可能的原因一方面是瘤胃中微生物对纤维素源和半纤维素源利用效率不同［1，6，9］；另一方面也说明选择合适的原料进行混贮，控制发酵底物的含水量、营养成分比例、添加合适的发酵菌剂是促进家畜消化利用的关键［25，31］。EDOM并未随着混贮比例表现出明显的规律性。瘤胃内环境作为一个相对烦琐的微生物系统，其中多种微生物和因素发挥着重要作用，需要继续深入研究不同原料的混贮效应以更好地为反刍家畜提供营养来源［32］。目前，对于青贮质量的综合评价往往以单纯的发酵指标、饲用指标等进行评价；或采用隶属函数法进行综合评价［25-26］，采用这些评价方法评价较为片面且未考虑权重因素，因此本研究通过经验和文献法设定主要指标权重［21］，采用相似优先比分析，通过对标参考样本（理论设定各指标均为最优）进行综合评价，以此得到最优处理，为番茄皮渣和玉米秸秆质量比为4∶6，含水量为67.27%；然而由于目前尚无玉米秸秆和番茄皮渣的相关国标，且在指标选取中，选择的指标不同造成了权重的不确定性，因此今后还需继续深入研究，明确各指标在青贮中的重要程度，以此做出更为科学的评价。本研究的开展不仅为南疆地区玉米秸秆资源利用提供了保障，且为当地番茄皮渣资源的再利用提供了基础，同时该成果可直接应用于生产实践，具有广泛的应用价值。

4 结论

本研究结合15 项核心指标综合评价，最佳裹包混贮比例为番茄皮渣和玉米秸秆质量比为4∶6，含水量为67.27%。