粗饲料的加工与调制

1. 粗饲料的加工与调制 青贮、氨化和微贮 临洮县畜牧局草原站

2. 序 言 • 我国是粮食生产大国, 也是秸秆生产大国, 每年可生产秸秆6 亿多吨, 但目前尚有2 亿吨左右未被利用, 已经利用的也多是粗放的低水平利用。 • 如通过秸秆青贮、氨化、机械加工和发展全混合日粮等技术, 将这2 亿吨秸秆充分利用, 生产草食动物饲料, 可节约饲料用粮6000 万吨。 • 据统计, 截至2005 年底, 全国农作物秸秆处理利用率由2000 年的15.8%提高到2005 年的17.7%。 • 2005 年, 全国青贮秸秆1.75 亿吨( 鲜重) , 氨化( 含微贮) 秸秆5300 万吨,两项折算节约饲料粮4700 多万吨, 为缓解我国粮食供需矛盾做出了巨大贡献。青贮饲料需求量的不断增加, 使青贮技术得到空前发展。

3. 青贮饲料概况 • 青贮(silage)系指在密封条件下，使青绿饲料在相当长的时间内保持其质量相对不变的一种保鲜技术。使用的容器称青贮窖(Silo)，青贮窖一词来自希腊语Siros,意指埋藏鲜玉米的地窖之意。青贮饲料在世界各地，有悠久的发展历史。

4. McDonald C（1981）在其《青贮饲料的生物化学》一书中曾考证，在埃及发现的公元前1000---1500年前的油画中便有迹象表明古埃及人已掌握青贮技术，该书又引证Kirstein C（1963）)的报道，在公元前1200年的Carthage遗址中也发现有青贮窖。McDonald认为，在意大利至少有700年的青贮史。在罗马帝国时代己经有青贮饲料的记载，但实际应用于生产是18世纪初期。1842年Griesuald在波罗地海农业进展协会学报(Transactions of the Batic Association forthe Advancement ofAgriculture)上最先记述了青贮制作工艺。

5. 1862年德国斯图加特市的Reihleu在Wurttemberg Wochenblatt发表了他的一篇青贮生产工艺的报道，后翻译成法文并发表在1870年的法国农业杂志上。1877年法国人Goffart在实践经验的基础上出版一本青贮技术的专著，以后被译成英文，在英国发行后迅速传至美国。1886年在纽约举行了第五届青贮会议。嗣后，青贮技术在美国逐渐普及，但在英国普及则较晚。1883年在英国只有6个青贮窖，到1886年才逐渐普及，达到1605个窖。真正在欧洲普及是二战之后，由于粮食涨价以及机械化畜牧业发展，才有了长足的发展。

6. 及至20世纪80年代，全世界在青贮技术方面的研究，每年都有近百篇论文发表，所涉及的间题从微生物学到生物化学，围绕着二次发酵问题secondary fermentation or deterioration)、低水分青贮（haylage）问题、青贮添加剂问题、豆科牧草青贮技术问题、谷物湿贮问题等均有深入的研究。

7. 在我国，据史料记载，远在南北时期(距今约有1500年)就具有很完备的粗饲料的调制和贮存方法，早在600多年的元代(王祯农书)和清代(幽风广义)中记载首楷、马齿觉等青贮饲料的发酵方法，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导是在1944年发表于《西北农林》的“玉米窖贮藏青贮料调制试验”。1943年西北农学院王栋、卢得仁首次进行全株玉米的青贮研究，并将这一方法向陕西及全国推广。在我国，据史料记载，远在南北时期(距今约有1500年)就具有很完备的粗饲料的调制和贮存方法，早在600多年的元代(王祯农书)和清代(幽风广义)中记载首楷、马齿觉等青贮饲料的发酵方法，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导是在1944年发表于《西北农林》的“玉米窖贮藏青贮料调制试验”。1943年西北农学院王栋、卢得仁首次进行全株玉米的青贮研究，并将这一方法向陕西及全国推广。

8. 青贮技术在中国正式列入科研计划项目是在50年代初期，华北农业科学研究所(1953)曾将收获后玉米秸的青贮技术列入科研规划，并与山东省农业科学研究所、浙江省农业科学研究所合作，就玉米秸的收获适期、营养价值评定、青贮技术、品质鉴定等进行了研究。青贮技术在中国正式列入科研计划项目是在50年代初期，华北农业科学研究所(1953)曾将收获后玉米秸的青贮技术列入科研规划，并与山东省农业科学研究所、浙江省农业科学研究所合作，就玉米秸的收获适期、营养价值评定、青贮技术、品质鉴定等进行了研究。 • 翌年在晋、冀、鲁等省推广，但限于当时的机械化水平、饲料饲养管理水平以及三秋抢收抢种季节主要忙于粮食，致使这项技术长期未能得到全面推广。 • 80年代以后，随着收贮机械化程度的不断提高，目前青贮饲料己在全国范围内成为养牛业中常规技术。

9. 青贮饲料的意义 • 青贮饲料是北方牛羊最重要的粗饲料，不仅气味芳香，适口性好，还可集约化生产，长期保存。饲喂青贮饲料可以有效提高奶牛产奶量，增强奶牛体质，减少疾病的发生，特别是能有效解决北方寒冷地区奶牛冬、春两季缺少青绿多汁饲料的问题，在奶牛生产中具有举足轻重的作用。

10. 玉米青贮 • 玉米素有能量之王的美誉，在主要家畜的日粮结构中，玉米所占比例高达50%~70%。在奶牛生产中，玉米籽实不仅是重要的精饲料，其秸秆还是最重要的粗饲料。因此，玉米青贮在全国的农业生产中占有举足轻重的地位。 • 近年来随着我国人民的生活水平不断提高，对肉、蛋、奶的需求不断增加，农业生产开始由数量型向质量型转变。全株玉米青贮以其能值高、易消化、柔软芳香、适口性好、保存期长、成本低等许多优点，己成为反当动物的理想粗饲料日粮。

11. 青贮饲料发酵过程 • 二十世纪三十年代芬兰学者、诺贝尔奖获得者A.I. Virtanen曾对青贮发酵过程菌群的生长演变和生化反应过程进行过大量的研究，基本揭示了青贮的发酵生化过程。青贮饲料的发酵过程大体可分为植物呼吸期、微生物竞争期、乳酸发酵期、稳定期等4个阶段。优质青贮料的植物呼吸期不到5d,微生物竞争期及乳酸发酵期一般为5~15d,1个月以后就转入稳定期，可长达10年以上。

12. 植物呼吸期 刚收割下来的青绿植株中的细胞并未立即死亡。切碎的青贮原料被装窖后虽然密封，但仍有空气，植株中的活细胞大约在3d左右仍然进行着呼吸作用(呼出CO2，消耗02)，一直到窖内氧气被耗尽形成厌氧状态。 此后植物细胞开始窒息，好氧性细菌活动减弱，而厌氧性细菌(主要是乳酸菌)迅速增殖。植物细胞的呼吸作用消耗青贮原料中的糖类而生成热， 反应:C6H1206+602->6CO2+6H2O十热( 2. 82MJ)

13. 适量的热有利于乳酸发酵，但如窖内残氧量过多时，植物细胞呼吸期延长，不仅会引起糖原的浪费，窖温过高，也不利于各种营养成分的保存。为此，在制作青贮饲料时，排除青贮料中的间隙中空气，减少氧化损失有着十分重要意义。适量的热有利于乳酸发酵，但如窖内残氧量过多时，植物细胞呼吸期延长，不仅会引起糖原的浪费，窖温过高，也不利于各种营养成分的保存。为此，在制作青贮饲料时，排除青贮料中的间隙中空气，减少氧化损失有着十分重要意义。

14. 植物细胞呼吸阶段的后期转化为氧化酶作用下的分子内呼吸期。植物细胞呼吸阶段的后期转化为氧化酶作用下的分子内呼吸期。 • 此期间垂死的细胞继续分解一部分碳水化合物，与此同时一部分蛋白质则在细菌与真菌的作用下也被部分地降解，进一步脱经基后产生氨化物与二氧化碳，有些则经过脱氨基产生挥发性脂肪酸。酵母的活动也会将碳水化合物转化为醇及有机酸类。此时细菌的作用逐渐突出，进入微生物竞争期。

15. 微生物竞争期 微生物竞争期是好氧菌和厌氧菌、其它菌与乳酸菌进行竞争优势菌群的时期，实际上就是微生物相互生态关系的一种体现。根据各种优势菌群的不同，大致分以下几种情况:

16. 乳酸发酵: • 青贮原料经切碎装入青贮窖中后，经过3天左右的呼吸作用，将氧耗尽，窖内变成厌氧状态，厌氧的乳酸菌迅速增殖。乳酸菌利用原料中的糖及水溶性碳水化合物(water soluble carbahydrates，简称WSC)产生乳酸，乳酸菌逐渐成为优势菌群，进入乳酸积累期.这样就使pH急剧下降，起到防腐保鲜作用。

17. 乳酸发酵分同型乳酸发酵( homolactic fermentation)和异型乳酸发酵Cheterolactic fermentation)两大类。 • 前者将葡萄糖和果糖主要分解为乳酸。 • 而后者将葡萄糖分解为乳酸、醇、二氧化碳，将果糖分解为乳酸、甘露醇、醋酸、二氧化碳;将五碳糖分解为乳酸、醋酸。 • 所以同型发酵的产物主要是乳酸，而异型发酵的产物除了乳酸外，还生成二氧化碳、乙醇、醋酸等。可见，同型乳酸发酵养分消耗少，较为理想。

20. 丁酸发酵 • 丁酸发酵主要是由丁酸菌引起的。丁酸菌又名酪酸菌(Clostriclium sp. )，是一种梭状芽胞杆菌，在完全厌氧条件下和高水分条件下生长繁殖。它不耐酸，在乳酸生成量不足和pH高时更易增殖。丁酸菌增殖时可将己生成的乳酸或原料中的糖分解生成丁酸，还可将蛋白质分解生成大量的胺或氨，使青贮饲料具有恶臭，降低了青贮品质，影响了饲料采食量。丁酸菌在生成丁酸的过程中，还造成能量的损失，利用糖和乳酸作为能源，经过相同的中间产物丙酮酸和丁烯酞辅酶A途径，产生最终产物丁酸、CO2和氢。

21. 腐生菌的破坏作用 • 腐生菌种类颇多，它们几乎不受温度、有氧或缺氧等条件的限制，主要有无芽胞杆菌中的假单胞菌属（Psaudomonas）、荧光菌属（Fluorenscens）、单生杆菌（P. herbicola）及有芽胞杆菌中的马铃薯菌（B . mesentericus ）、枯草杆菌（B. Subtilis）等。 • 腐生菌主要是破坏青贮饲料中的蛋白质及氨基酸。第一种破坏方式是促使氨基酸脱按。例如丙氨酸脱狡后可变为乙基胺，赖氨酸可变为戊二胺(尸胺)。

22. 第二种破坏方式是促使氨基酸水解，例如各氨基酸经水解后变为丙酸、醋酸、氨气、氢气与碳酸气。这些气体的逸出，说明蛋白质的损失。第二种破坏方式是促使氨基酸水解，例如各氨基酸经水解后变为丙酸、醋酸、氨气、氢气与碳酸气。这些气体的逸出，说明蛋白质的损失。

23. 乳酸积累期 • 乳酸菌迅速繁殖成为青贮饲料中的优势菌，在适宜的温度、酸度、湿度环境中大量繁殖经过糖酵解作用产生大量乳酸，乳酸可部分转化为醋酸、丙酸及丁酸，使pH值进一步下降，以至于遏制了乳酸菌的生长，逐渐形成一个稳定的状态，即相对稳定期。

24. 相对稳定期 • 由于存在大量的乳酸菌和乳酸，形成了一个相对稳定的平衡状态，乳酸菌分泌乳酸可以保持饲料不受其它微生物影响而变质，同时又限制了乳酸菌的过量繁殖，乳酸菌在乳酸不足时又继续生长分泌乳酸，微生态如此循环，能够使饲料保持近十年的时间。

25. 国内外青贮技术的研究现状与发展趋势 国内外青贮技术的研究进程，经历了一个从高水分青贮到低水分青贮再到添加剂青贮的发展阶段。80年代以来的近20年中，国外在青贮技术方面有了很大的革新，对过去青贮技术的“禁区”也有重大突破。如围绕着二次发酵问题、半干青贮、玉米青贮专用添加剂、收割时期、养分损失规律、青贮窖塔及填装、挖取机械等进行了不少研究，现己发展到通过化学添加剂调控青贮质量的较完善的阶段，使生产水平不断提高。

26. 目前常用的青贮设备 • 青贮技术中的青贮设备目前主要有壕、窖、塔及塑料袋贮。 • 我国多采用地下或半地下红砖水泥窖为主，还有部分青贮塔，农户以地下土窖多见。青贮窖的主要优点是造价低，作业方便，青贮窖可大可小，能适应不同生产规模，但其贮存损失较大。 • 青贮壕的优缺点与青贮窖略同，但青贮壕更便于机械化作业。此外还有袋装青贮和堆式青贮。

27. 袋装青贮 • 袋装青贮是在青贮物料切碎后，加入非蛋白氮，压实装袋，扎口，保证不透气，然后堆积存放在避光阴凉处。切碎长度小于2cm，破节率在78%以上。袋装青贮的优点是青贮饲料质量好，营养可保存在85%以上，物料损失小，便于人力搬运和取饲，可以进行商品生产;缺点是塑料袋成本高，大量青贮还需要配备压实装填机。

28. 袋装式草捆青贮 • 袋装式草捆青贮是把收割的青贮原料用拣拾压捆机压制成密实的大圆捆，把每个圆捆单装入塑料袋中，然后将袋装草抠在硬薄膜上码成垛，系紧每个袋口，再用塑料布覆盖，边缘用土压实埋严，其优点是可商品性青贮，缺点是需一台圆捆机。

29. 大圆草捆青贮 • 大圆草捆青贮是将大圆草捆在塑料薄膜上密排堆放成垛，再用塑料布盖严，使之不透气，顶部用土或砂压实。主要机械设备是大圆捆机。

30. 缠裹式草捆青贮 • 缠裹式草捆青贮是新发展的一种贮存工艺，方法是用厚度0.023mm高拉力塑料薄膜缠裹在圆草捆上，于是草捆于外界空气隔绝。设备除需打捆外，还需备有缠裹机。

31. 美、日等国主要采用青贮塔，塔内用均布机输送，压实取料等全部实现机械化。青贮塔的优点是经久耐用、占地小、贮存损失小以及机械化程度高。美、日等国主要采用青贮塔，塔内用均布机输送，压实取料等全部实现机械化。青贮塔的优点是经久耐用、占地小、贮存损失小以及机械化程度高。 • 日本还有真空青贮塔，原料贮入后抽出塔内的空气，使塔内迅速达到厌氧条件，减少由呼吸作用以引起的能量损失

32. 青贮质量的影响因素 目前国内外的研究认为，青贮原料的水分、糖分、缓冲能力、收获期、密封程度、粉碎程度、青贮的温度及添加剂的施加均匀性等诸多因素都会影响青贮饲料的质量。

33. 青贮的水分 • 青贮原料的含水量一般以60%~75%为宜，水分过低或过高都不利。水分过高使渗出液增加，可溶性营养物质损失，并导致梭菌发酵，污染环境。若窖底不渗水，则底部水分过多引起酸度太低(多半是醋酸)，影响青贮料的品质。若原料中水分不足，则不易压实，藏有空气，引起发霉变质;若原料比较柔软，水分少些还可以压实;原料粗硬，则极难压实。再者水分少将导致收获损失和过度产热减少可发酵物的数量，引起pH值升高和水溶性碳水化合物(WSC)增加，乳酸和其它发酵物减少。此外低水分青贮将减少乳酸菌的生长率和酸的产生率。

34. 糖分 • 糖是乳酸菌形成乳酸的原料，只有足够数量的糖，才有可能使乳酸菌形成足够数量的乳酸。发酵过程与水溶性碳水化合物(WSC)占饲料鲜重的百分率存在相关性，原料中至少要含3%(占鲜样)的 WSC，若原料中WSC很少，即使其它条件都具备，也不能制得优质青贮料。在生产上为了将不易青贮或难青贮的原料也能制成优质青贮料，可以采取措施加以改变原料中含糖量。一般采用添加含糖或含淀粉多的饲料，如用甘薯、马铃薯、禾本科谷实粉等来提高青贮原料中的含糖量。

35. 青贮原料的缓冲能力 • 植物原料的缓冲能力或抗pH值变化的能力是影响青贮的重要因素。常用的测定缓冲力的方法是由layne和McDonald (1969)提出。缓冲力是用改变1千克干物质(DM)，使其pH值从4达到6所用的碱的毫克当量数(mE)表示。 • 豆科牧草的缓冲能力比禾本科牧草高，所以豆科牧草较难青贮。 • 饲草作物的缓冲性能由阴离子(有机酸盐、正磷酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氯化物)和植物蛋白共同来完成。青贮过程中产生的酸对pH值的降低程度受青贮饲料缓冲能力的影响。当其它条件相同而缓冲力低时，青贮更易成功。Weissbach等(1974)提出，成功的发酵与饲料干物质的百分含量以及WSC占DM%与缓冲容量之比有关。

36. 青贮原料的收获期、长度 • 美国蒙他拿州立大学的研究表明，青贮玉米的质量决定于玉米的品种、籽实的成熟度、叶、秆中碳水化合物和粗蛋白质含量、收获期、发酵条件等。赵遵阳(2003)对高油玉米、普通玉米品种和青贮专用品种秸秆青贮的营养价值进行了比较。

37. 乳线期青贮前后各品种秸秆乳酸菌及酵母菌数量差异显著(P <0.01)。随子粒成熟期延长，普通玉米秸秆青贮发酵品质下降，秸秆中水溶性糖、粗蛋白、粗脂肪及淀粉含量随成熟期线性下降，NDF , ADF和木质素线性升高，其秸秆青贮的最佳成熟期应在2/4乳线期。青贮专用品种各期秸秆青贮均发酵良好，成熟后期秸秆中水溶性糖含量增加，纤维组分含量下降，其体外发酵48h干物质消化率(P<0.01)明显升高，其秸秆青贮的最佳成熟期应在3/4乳线期或4/4乳线期。2/4乳线期各品种秸秆青贮的营养价值相当，但成熟后期青贮专用品种优势明显。

38. 青贮原料的切碎长度 • 一般为2-3cm，过长不易压实，过短不利于动物反当消化。德国多年研究证明，粉碎果穗青贮会使营养物质损失36%，而损失程度取决于原材料干物质含量。当把青贮玉米干物质从50%提高到70%时，营养物质的损失由6%降到2%，牛奶的含酸量由5%降到0.5%。

39. 发酵温度 • 青贮品质的优劣受贮藏发酵温度的影响，乳酸菌发酵的适宜温度为19℃ ~37℃，而丁酸菌发酵则要求较高的温度。因此，青贮发酵的关键在于防止丁酸发酵的产生。杨正德、罗爱平(1998)所做试验表明青贮窖温的变化主要受封窖时基础窖温和好气性发酵阶段(发酵升温阶段)的影响。封窖时基础窖温过高(超过38 ℃)或压紧封严不够，往往形成适合丁酸发酵的高温青贮，导致品质极差。因此，调制青贮时应尽量缩短入窖时间、充分压紧封严和降低封窖时的基础窖温，以便尽快形成以乳酸菌发酵为优势的厌氧条件。

40. 青贮原料及青贮方式 • 可供青贮的原料种类很多，一般禾本科作物、豆科作物、块根、块茎以及水生饲料和树叶等均可用来青贮。我国目前用得最多的是青贮专用的玉米、摘穗后的玉米秸秆、高粱秸以及甘薯藤。此外，长江流域各省利用绿肥作物紫云英制作青贮也很普遍。八十年代初，南方以红薯藤、花生秧为主。在我国南方，由于气温较高且水分含量高，不易得到高品质的青贮料。我国北方奶牛场多以青贮玉米为主要饲料。

41. 青贮方法中，普通青贮是选择适宜收获期、含水量、含糖量的青贮原料，经切短到适宜的长度后迅速于青贮设备中压实、密封，防止空气的进入，然后在适宜的温度条件下利用乳酸菌的发酵作用，达到保存青饲料的目的。对于难青贮的原料则采用特种青贮，青贮方法中，普通青贮是选择适宜收获期、含水量、含糖量的青贮原料，经切短到适宜的长度后迅速于青贮设备中压实、密封，防止空气的进入，然后在适宜的温度条件下利用乳酸菌的发酵作用，达到保存青饲料的目的。对于难青贮的原料则采用特种青贮，

42. 1)低水分青贮 • 已流行全球，其基本点就是将青贮原料的水分先行降至50%左右，在高度厌氧环境下，再按一般青贮方法制备。对含糖不高的豆科草类也能青贮成功。

43. 2)混合青贮 • 它是指豆科牧草与禾本科牧草或富含碳水化合物(包括玉米粉、大麦粉、马铃薯)的原料混合后的一种青贮。一般豆科、禾本科牧草的适宜混合比例为1: 1.3。

44. 3)添加剂青贮 • 青贮添加剂能把水分过多、碳水化合物含量不足或蛋白质含量过高等难以青贮的饲料原料调制成优良的青贮饲料，并能提高青贮饲料的营养价值，已得到普遍使用。

45. 青贮料目前在反当动物养殖中应用的较多，成为一种非常重要的饲料。青贮料目前在反当动物养殖中应用的较多，成为一种非常重要的饲料。 目前大多采用自然发酵方式，很多不稳定的因素限制了青贮的效果。 人们对于添加剂在青贮技术中的应用非常重视，并且进行了大量研究，已取得重要进展，成为目前青贮技术发展的趋势。特别是很多国家研制出了品种多样的青贮添加剂，并得以在生产中应用，至今各国约有65%的青贮饲料中使用添加剂，并将微生物制剂，酶制剂，营养型添加剂和防腐型添加剂科学配合，研制成高效的复合制剂应用于青贮生产中。 青贮技术的发展趋势

46. 添加剂在青贮技术中的应用

47. 青贮添加剂的种类及作用 • 青贮饲料的添加剂按性质分为生物性添加剂和化学制剂等; • 按其对发酵的作用效果分为： • 1)发酵促进型添加剂，主要包括乳酸菌、纤维素酶、葡萄糖、糖蜜; • 2)发酵抑制型添加剂，这类添加剂包括硫酸、盐酸、甲酸、乙酸、丙酸、山梨酸、丙烯酸等; • 3)营养型添加剂，包括尿素、氨、乳糖、矿物质等。

48. 发酵促进型添加剂 • 1.乳酸菌制剂 • 在青贮过程中的所有微生物中，乳酸菌是饲料发酵的主角。在青贮发酵早期，它们迅速增殖可以保证优质饲料的制成。 • 乳酸细菌制剂可加速青贮的乳酸发酵，是定向调节青贮物中微生物学和生物化学过程的重要措施。

49. 牧草和饲料作物表面存在的乳酸菌数量往往不够，且多为不良菌种，紫花苜蓿及玉米乳酸菌较多，每克也不足1万个，禾本科牧草含乳酸菌更少。牧草和饲料作物表面存在的乳酸菌数量往往不够，且多为不良菌种，紫花苜蓿及玉米乳酸菌较多，每克也不足1万个，禾本科牧草含乳酸菌更少。 • 欲使乳酸菌占支配地位，每克原料必须有10万个以上的乳酸菌。 • 在青贮物中加入专门分离的细菌制剂，可在青贮料成熟初期加强乳酸发酵，从而使之迅速酸化，抑制有害微生物尤其是梭菌属细菌的生长。加入含数百万乳酸菌的制剂(接种物)也可使青贮物中有效菌数显著增加。

50. 酶制剂 • 青贮饲料中添加的酶制剂多为复合酶制剂，常见的酶有纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶和葡萄糖氧化酶等。 • 纤维素酶是一种多酶复合体，其中包括三种酶，即葡聚糖内切酶、纤维二糖酶和旦一葡萄糖普酶。 • 在这些酶的作用下使植物细胞壁崩解，细胞内容物充分释放出来，将饲料中的纤维素分解为单糖或双糖，有利于乳酸菌发酵，使青贮料的pH值快速降低，还可抑制酵母菌、梭菌等有害菌的生长，减少发酵损失。