高粱秸秆青贮前后饲用价值评价

近年来，我国畜牧业迅速发展，饲料资源紧缺加剧。具有耐旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄等特性的高粱优势逐渐突显[1]。高粱是全球五大粮食作物之一，在我国已有5 000 年的栽培历史，中国是主要的高粱生产国，2022 年产量已超过300 万吨[2]。高粱植株的秸秆占比很大，我国的高粱籽实80%用于酿造业，产生大量的秸秆，如果合理利用，高粱秸秆可以成为畜牧业重要的饲料[3]，同时可以避免土地占用、燃烧污染或火灾等问题[4-6]。有研究发现，高粱秸秆具有较高的营养价值及广泛的开拓领域[7]，可作为牛羊等畜禽饲料，营养价值及消化率与玉米秸秆饲料相当[8]。但高粱秸秆自身纤维含量高、适口性不理想，限制了其在畜牧生产中的利用[9]。有研究发现，青贮不仅可以通过微生物的发酵软化饲草中的粗纤维[10]，而且青贮能产生一种芳香酸味，刺激动物的食欲，改善饲料的适口性，提升饲料饲用价值[11-12]。李春喜等[13]发现，甜高粱秸秆青贮后，可促进家畜消化腺的分泌活动、提高消化率等。罗国茂等[14]发现，青贮后的高粱秸秆饲喂山羊，不仅节约了饲料，喂养效果也很理想。目前，国内对于高粱的研究多集中于甜高粱青贮及不同品种高粱间营养成分的差异，而对于高粱秸秆青贮前后饲用价值的评价研究相对较少。体外产气法和尼龙袋法是反刍动物饲料饲用价值评定常用的方法[15-16]。通过体外产气法和尼龙袋法评价高粱秸秆青贮前后的饲用价值，对高粱秸秆的合理开发利用有重要意义。本试验拟通过测定高粱秸秆青贮前后的常规营养成分，采用体外产气和尼龙袋试验对高粱秸秆青贮前后的饲用价值进行评价，为高粱秸秆青贮在反刍动物饲养中的应用提供参考。

1.1 试验材料

在2021年10月山西农业大学高粱研究所东白基地试验田中，以收获的蜡熟期晋糯3 号高粱秸秆调制青贮，在试验田中选择5 个具代表性样方（2 m×3 m），收割高粱植株后进行粗粉碎（理论长度2～3 cm），每个样方采集2 份样品，随后装填于容积为5 L 的配有螺纹盖的青贮桶中，压实密封后于室温（15～25 ℃）条件下贮存。

1.2 常规营养成分分析

分别在青贮的第0天和第56天开桶（每个青贮天数共5 个重复），按照四分法取样。每个桶取样5 g 在105 ℃的电热鼓风干燥箱中干燥4 h，测定干物质（DM）含量。每个桶再取200 g 在65 ℃的电热鼓风干燥箱中干燥48 h，回潮12 h，然后磨碎（40 目筛）制成饲料样品，用于常规营养成分及后续饲用价值的测定。

采用烘干法测定干物质（DM）含量，采用凯氏定氮法测定粗蛋白（CP）含量，采用索氏提取法测定粗脂肪（EE）含量，采用灰分法测定粗灰分（Ash）含量，参照Van Soest等[17]的方法测定中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）含量，采用氧弹燃烧法测定总能量（GE）。计算总氮（TN）含量（CP含量的16%）。

1.3 发酵参数分析

每个桶另取30 g 样品于榨汁机中，加入270 mL纯化水，匀浆后使用4 层纱布过滤浆液，立即使用pH计测定pH。然后使用0.45 µm 的微孔滤膜过滤，滤液4 ℃保存过夜，用于挥发性脂肪酸（VFA）含量和氨态氮（NH3-N）浓度测定。其中VFA 含量参照张亚伟等[18]的高效液相色谱法测定，NH3-N浓度采用Broderick等[19]的苯酚-次氯酸钠比色法测定。

1.4 饲用价值评定

1.4.1 体外模拟瘤胃产气试验测定瘤胃发酵特性

参照Menke 等[20]的方法配制人工缓冲瘤胃液，称取青贮前后样品（每个样品3 个重复）0.2 g，放入发酵管（发酵管为最小刻度为1 mL 的100 mL 玻璃注射器，注射器前端安装乳胶管，乳胶夹子封闭）中，并设置6 个空白管（空白管中只加入人工缓冲瘤胃液）对照。向每个发酵管内注入30 mL 人工缓冲瘤胃液，记录在39 ℃恒温水浴摇床上分别发酵1、2、3、4、6、8、10、12、14、16、20、24、28、32、36、40、48、54、60、72 h 的瘤胃体外产气量，并使用空白管进行对照校正。发酵72 h 后，使用冰水终止发酵并收集发酵液，置于-80 ℃冰箱保存，用于瘤胃发酵特性指标测定。

根据Φrskov 等[21]提出的数学模型体外发酵模型计算发酵参数。

GP = b ×[1 - e-ct]

式中：GP——t时间点0.2 g DM样品累积产气量（mL）；

b——0.2 g DM理论最大产气量（mL）；

c——0.2 g DM样品产气速度（mL/h）；

t——体外培养时间（h）。

1.4.2 尼龙袋法测定瘤胃营养物质消失率

称取5 g 左右青贮前后饲料样品（每个样品3 个重复）装入尼龙袋（12 cm× 8 cm，50 µm 孔径）中，晨饲前1 h 放入装有永久性瘤胃瘘管的晋南牛的瘤胃中，发酵96 h 后将尼龙袋取出，冰水冷却终止反应，用自来水冲洗尼龙袋直至水澄清，然后于65 ℃烘箱中烘干至恒重，取样品残渣分别测定DM、CP、NDF、ADF 96 h消失率。各营养成分消失率（A）的计算公式如下：

A（%）=（B-C）B×100

式中：B——待测饲料某成分质量（g）；

C——残留物中某成分质量（g）。

1.5 统计与分析

所有数据均使用Excel 2013 整理，高粱秸秆青贮前后营养成分和发酵参数数据使用总挥发酸含量进行校正，校正公式[22]如下：

所有数据采用SPSS 21.0 软件进行统计分析，组间差异使用独立样本T 检验进行比较。表中所有数据使用“平均值±标准差”表示，P＜0.05表示差异显著。

2.1 高粱秸秆青贮前后营养物质含量的影响

由表1 可知，高粱秸秆青贮后DM 含量显著低于青贮前（P＜0.05），而ADF、ADL 和GE 含量在青贮后分别较青贮前提高了23.89%、89.98% 和7.06%（P＜0.05），高粱秸秆青贮前后CP、EE、NDF、Ash 均无显著变化（P＞0.05）。

表1 高粱秸秆青贮前后营养物质的变化（干物质基础）

2.2 高粱秸秆青贮前后发酵特性的变化

由表2 可知，高粱秸秆青贮后pH 显著低于青贮前（P＜0.05），青贮后NH3-N 含量、NH3-N/TN 值、总挥发性脂肪酸（TVFA）和乳酸（LA）含量显著高于青贮前（P＜0.05），而甲酸（FA）含量青贮前后无显著变化（P＞0.05）。青贮前后均未检测到丙酸和丁酸。

表2 高粱秸秆青贮前后pH、有机酸含量的变化

2.3 高粱秸秆青贮前后体外发酵产气量和产气参数的变化

由表3 可知，高粱秸秆青贮后72 h 累积产气量、理论最大产气量、产气速率与青贮前均无显著差异（P＞0.05），高粱秸秆青贮后体外发酵液pH 显著低于青贮前（P＜0.05），青贮后体外发酵液乙酸（AA）浓度、异丁酸（IBA）浓度和乙酸/丙酸（AA/PA）值均显著低于青贮前（P＜0.05），而青贮后丙酸浓度显著高于青贮前（P＜0.05）。

表3 高粱秸秆青贮前后体外发酵72 h产气量和产气参数

2.4 高粱秸秆青贮前后尼龙袋法瘤胃消失率的影响

由表4 可知，高粱秸秆青贮后瘤胃DM 和CP 96 h消失率与青贮前相比均无显著差异（P＞0.05），但是高粱秸秆青贮后96 h 的NDF 消失率和ADF 消失率均显著高于青贮前（P＜0.05）。

3.1 高粱秸秆青贮前后营养物质的变化

青贮是通过乳酸菌代谢将可溶性碳水化合物转化为有机酸（主要是LA 和AA），从而降低pH 并抑制不良微生物（如梭菌、霉菌和酵母）活性的过程[23]。青贮饲料的质量在很大程度上受原料特性的影响，如DM 含量、可溶性碳水化合物含量、缓冲能力等[3,24]，其中DM 含量是衡量饲料营养价值的重要指标。在本试验中，高粱秸秆青贮后DM 含量显著低于青贮前，这与王志敬等[25]的研究结果一致。主要原因是青贮过程中，乳酸菌等发酵微生物利用DM 等营养物质使pH 迅速下降，抑制其他有害微生物的生长，从而使青贮饲料达到长期保存。

高粱秸秆青贮后的ADF 和ADL 含量显著高于青贮前，且NDF 含量有增长的趋势，ADF 增幅甚至高达23.89%，这可能是由于微生物在青贮过程中主要利用了可溶性蛋白质和可溶性碳水化合物作为底物，导致DM 以可代谢水、CO2、氨和VFA 的形式损失，而纤维和矿物质等结构性材料被保存下来[26]。GE 是饲料中有机物质完全氧化燃烧生成CO2、水和其他氧化物时释放的全部能量，主要包括碳水化合物、CP 和EE 能量的总和[22]。高粱秸秆青贮前的GE 较低，青贮后显著增加，这与公美玲[27]和邹诗雨等[28]的研究结果一致，可能是由于青贮发酵过程中主要利用了可溶性碳水化合物，碳水化合物的能量值低于脂质，导致脂质的相对含量增多，而碳水化合物相对含量减少，从而导致青贮饲料中的能量密度增大，青贮后的GE 显著高于青贮前。

总体而言，高粱秸秆青贮前后营养成分变化不大，均在10%以内，符合低水平的DM 损失（1.08%DM），说明青贮较好地保留了高粱秸秆的营养成分。

3.2 高粱秸秆青贮前后发酵特性的变化

青贮饲料的pH、NH3-N 含量和VFA 含量是评价青贮发酵特性的重要指标，较低的pH、NH3-N 含量和丰富的VFA 含量均有助于青贮饲料的贮藏[29]。本试验中，青贮后pH 显著低于青贮前，但一直略高于理想阈值4.2[6]，这可能是由于高粱秸秆鲜样中可溶性碳水化合物浓度（19.40 g/kg DM）很低，为微生物发酵提供的发酵底物不足。一般认为，可溶性碳水化合物含量须达到50 g/kg DM 青贮才能发酵良好[30]。充足的可溶性碳水化合物可以让乳酸菌快速产生LA，从而降低青贮环境pH，抑制不良微生物的繁殖[31]。

本试验中，NH3-N 含量及NH3-N/TN 值趋势变化一致，青贮后均显著高于青贮前。在青贮过程中，NH3-N/TN 值反映了青贮饲料中CP 及氨基酸分解的程度[32]，比值越大说明CP 降解越多，青贮品质越低；当NH3-N/TN 值小于10%，说明青贮过程良好[33]。本试验中，高粱秸秆青贮56 d 时NH3-N/TN 值为5.03%，说明整个青贮过程良好。VFA 浓度是反映青贮发酵特性好坏的重要指标[28]，高粱秸秆青贮后TVFA 含量和LA 含量显著高于青贮前，与pH 的变化相一致，说明在青贮过程中乳酸菌占据了优势地位，产生了大量LA 并降低了pH，且青贮前后均没有检测到BA，表明整个青贮发酵过程良好。

总体而言，由于乳酸菌等青贮微生物的作用，使LA、AA、FA 积累，青贮pH 显著降低，整个青贮过程饲料发酵良好。

3.3 高粱秸秆青贮前后体外发酵产气参数的变化

饲料的体外瘤胃发酵参数可以反映饲料在瘤胃中的可发酵程度和瘤胃微生物的动态趋势，是评定反刍动物瘤胃发酵特性的重要指标[34-36]，产气越多说明微生物活性越高，可降解物质含量越高[37]。本试验中，青贮前后高粱秸秆体外产气量无明显差异，但数值上青贮后理论最大产气量和72 h 产气量均为青贮后高于青贮前。瘤胃内pH 作为反映瘤胃发酵水平的综合性指标[38]，其过高过低都会降低瘤胃的发酵性能。刘强等[39]研究表明，瘤胃pH 一般在5.5～7.5，当pH 不在此范围内时，会影响纤维分解酶活性从而降低瘤胃对纤维的消化率；本试验青贮前后瘤胃液pH为6.83和6.78，适合瘤胃微生物的生长和瘤胃发酵。

VFA 是瘤胃碳水化合物发酵的主要产物，也是瘤胃微生物维持和生长的主要能量来源，可为反刍动物机体提供70%～80%能量，瘤胃发酵产生的VFA 以AA、PA 和BA 为主，占TVFA 的95%左右[40-41]。AA 和BA 主要由降解较慢的结构性碳水化合物（纤维素和半纤维素）产生，是乳脂合成的前体物质[28]；PA 主要由淀粉、糖类等降解较快的非结构性碳水化合物产生，在体内转化成葡萄糖[42]；BA 在被瘤胃壁吸收的过程中参与体内物质的代谢，尤其可以作为肌肉组织的能量来源[28]；AA/PA 值可以反映结构性碳水化合物和非结构性碳水化合物的供给情况[35]。Lemosquet 等[43]提出，若是将AA/PA 值降低至一定范围内，可以提高动物的生产性能。本试验中，高粱秸秆青贮后AA/PA值显著低于青贮前，即瘤胃发酵模式由AA型向PA型转变，可能是由于高粱秸秆青贮后改变了瘤胃微生物的数量和区系，从而有利于瘤胃微生物的能量转化。综上所述，高粱秸秆青贮后有利于提高动物健康状况和生产性能。

3.4 高粱秸秆青贮前后尼龙袋法瘤胃营养物质消失率的变化

尼龙袋法具有操作简单、重复性好等优点，是国内外评定饲料营养物质在瘤胃中降解特性的有效方法[44]。NDF和ADF是评价纤维物质营养价值的指标，与反刍动物的采食量和消化率呈负相关[45]。NDF 和ADF的消失率取决于纤维含量及组成、纤维分解菌数量、纤维分解菌与底物的接触面积等[46]。本试验中，高粱秸秆青贮后96 h的NDF、ADF消失率均显著高于青贮前，说明青贮处理能够提高高粱秸秆在瘤胃内的可降解性并促进纤维在瘤胃内的发酵。与魏晨等[47]在薰衣草秸秆上的结果一致。这可能是因为在青贮过程中，微生物利用部分蛋白质分解形成NH3-N、胺、游离氨基酸等非蛋白氮，为一些纤维分解菌的生长提供蛋白，促进了纤维的分解，破坏了纤维之间的密闭结构，使秸秆结构变得疏松，有利于微生物附着，使青贮后的高粱秸秆在瘤胃内更容易消化[48]。当NDF、ADF 消失率提高时，有利于提高反刍动物DM 采食量和生产性能。

本试验条件下，高粱秸秆青贮前后营养成分变化均在10%以内，营养物质损失较少；高粱秸秆青贮后瘤胃发酵模式由AA 型向PA 型转变，而且青贮后96 h ADF、NDF 消失率均提高。说明青贮可以有效改善高粱秸秆的营养价值。

参考文献及更多内容详见：

饲料工业，2025，46（5）：47-52

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