牧草青贮有氧稳定性的研究进展

刘逸超， 包 健， 司 强， 刘 伟， 刘明健， 孙鹏波， 格根图， 贾玉山

（内蒙古农业大学草原与资源环境学院，农业农村部饲草栽培加工与高效利用重点实验室/草地资源教育部重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010000）

随着畜牧业的发展和禁牧舍饲政策的实施，青贮饲料成为反刍家畜饲料的重要组成部分 （刘忠宽等，2020）。青贮是在完全密封的厌氧环境中，利用乳酸菌发酵代谢产生的大量乳酸， 长期保存青绿饲料的一种加工方法（Mceniry 等，2010）。 牧草的传统利用方式是刈割后调制成干草进行贮藏和饲喂， 但在调制晾晒过程中会损失部分营养物质，降低牧草的饲用价值（Kung 等，2018）。牧草通过青贮加工，能有效保留牧草的营养，色绿芳香，适口性好且消化率高， 家畜喜食。 而且牧草青贮饲料的利用有效解决了牧草生长季节性和区域性的问题，能够长期保存和远程运输，缓解了我国饲料短缺的问题， 保障了家畜常年稳定的饲草供给（Grant 等，2018）。

但是在青贮饲料开封后，厌氧环境被打破，随着氧气的不断渗入， 青贮饲料很容易发生二次发酵，造成牧草营养物质损失，与此同时，有害的好氧微生物如霉菌和酵母繁殖造成饲料腐败变质并产生毒素，严重危害家畜的健康（黄峰等，2019；程杰等，2015）。 有氧稳定性是指青贮料在开封后与空气接触过程中， 中心温度超过环境温度2 ℃所需要的时间， 是评价饲料是否具有良好的贮藏性能的体现（Guo 等，2013）。 研究发现，加工方法和添加剂对牧草青贮的好氧稳定性有很大影响，通过控制青贮的压实度、温度和添加物，可有效提高饲料的好氧稳定性。 较高的有氧稳定性能保障青贮牧草不易发生好气性败坏， 减少饲草中的霉菌和毒素含量，保障家畜的饲草安全（Wilkinson 等，2013）。本文综述了国内外关于牧草青贮有氧稳定性的影响因素的研究， 为提高牧草青贮有氧稳定性和青贮加工技术提供参考， 促进我国草业和畜牧业的发展。

1 不同加工方式对牧草青贮有氧稳定性的影响

1.1 青贮含水量 牧草原料刈割后，需要将其干燥到合适的含水量后进行青贮处理， 通过乳酸菌将可溶性碳水化物等糖类物质发酵转化为乳酸来抑制其余杂菌的繁殖（杨晓丽，2020）。不同青贮含水量对牧草青贮品质和有氧稳定性具有一定影响，关皓（2016）试验结果表明，高含水量多花黑麦草青贮的pH 低于低含水量青贮， 原因是低含水量抑制了青贮过程中微生物的活动， 提高了牧草青贮的发酵品质。 在晾晒过程中， 较高的含水量可以缩短干燥时间， 减少因干燥时间过长而造成的养分损失， 提高牧草青贮的营养品质。 Liu 等（2018）研究结果表明，在有氧暴露阶段，高含水量牧草青贮的有氧稳定性有所下降， 但水分含量与添加剂相比对牧草青贮的有氧稳定性的影响不显著。

1.2 青贮时间 在牧草青贮加工过程中，不同刈割时间和刈割后延迟青贮时间对青贮饲料的有氧稳定性具有一定影响，随着延迟青贮的时间增长，牧草原料附着的微生物生长活动剧烈， 牧草的营养物质流失较多，青贮加工后饲料中的杂菌较多，发酵品质和营养品质降低， 有氧稳定性变差（Kung 等，2018；赵勇等，2017）。 Yimin 等（2019）研究结果表明，在延迟青贮加工的饲料中，好氧细菌和酵母菌的数量显著上升， 导致青贮饲料的质量下降严重。 同时延迟青贮的牧草原料中的酵母和霉菌数量很高，有氧暴露期间杂菌迅速增加，导致延迟青贮的饲料比正常青贮变质更快。

牧草在青贮后， 不同的青贮发酵时间也会对牧草青贮饲料的有氧稳定性产生影响，Gonzalez等（2003）研究结果表明，发酵53 d 后有氧暴露的青贮饲料的pH、温度和水溶性碳水化合物（WSC）均低于发酵111 d，发酵时间短的青贮饲料pH 和温度较低，青贮发酵时间长的稳定性较差，随着发酵时间的增加，牧草青贮饲料的有氧稳定性变差。

1.3 青贮温度 牧草青贮在发酵期间，环境温度对最终质量和有氧稳定性有一定影响。 青贮主要是通过乳酸菌的发酵使pH 降到4.2 左右，从而抑制微生物的活动， 大多数乳酸菌适宜生存的温度为30 ℃左右，温度超过50 ℃时，乳酸菌会停止活动，不再产生乳酸，杂菌会大量繁殖，造成营养损失和腐败，有氧稳定性变差。 温度过低时，乳酸菌生长较慢，青贮过程延长，杂菌繁殖较多并且消耗大量的营养，与空气接触后很快发生好气性腐败，试验结果证明在青贮过程中， 当环境温度过高或过低都会显著降低牧草青贮饲料的有氧稳定性（Wang 等，2013）。 同时环境温度对牧草青贮的发酵品质也有较显著的影响，李茂等（2014）研究结果表明，环境温度30 ℃时贮藏能有效降低王草青贮饲料的pH、NH3-N 含量和BA 含量， 提高王草青贮的品质。

1.4 青贮密度 牧草青贮密封时需要最大程度挤压出装置中的空气， 让乳酸菌在密闭厌氧条件下进行乳酸发酵，最大程度保留牧草的营养（刘东华，2013）。与空气接触后，青贮饲料中的好氧微生物开始生长活动，造成营养物质流失，饲料温度上升，开始腐败。 因此，在牧草青贮饲料加工过程中快速清除空气能降低好氧变质的风险， 提高饲料的有氧稳定性。 Amaral 等（2008）研究发现，具有较高压实度的牧草青贮饲料比较低压实度的青贮饲料需要更长的时间到达最高温度， 较高的压实度下青贮饲料的稳定性较好， 随着暴露时间的延长，青贮饲料的pH 增加，氨态氮含量下降。 试验证明通过加大牧草填充的压实度来最大程度减少牧草原料间的残余空气， 可有效提高青贮饲料的品质和好氧稳定性。。

2 不同添加剂对牧草青贮有氧稳定性的影响

近年来， 国内外对牧草青贮添加剂和有氧稳定性的研究不断深入，取得了较好的效果。通过使用不同添加剂能够提高牧草青贮品质和发酵品质，同时改善青贮饲料的有氧稳定性。青贮饲料的添加剂按成分可以分为：（1）微生物制剂，主要是植物乳杆菌、布氏乳杆菌、丙酸菌等。 （2）酶制剂，主要是纤维素酶、果胶酶等。（3）酸制剂，主要有甲酸、乙酸、丙酸等。（4）其他添加剂，主要是盐制剂、糖蜜等（贾玉山等，2018）。根据对不同的添加剂进行试验，明确其对牧草青贮品质、发酵品质和有氧稳定性的影响，促进牧草青贮技术的发展。

2.1 微生物制剂

2.1.1 乳酸菌 青贮的原理是通过乳酸菌发酵产生有机酸，来抑制杂菌活动，保留牧草养分。因此，通过添加外源的乳酸菌能有效改善牧草青贮的品质和有氧稳定性，根据产酸比例的不同，乳酸菌可分为同型发酵乳酸菌和异型发酵乳酸菌， 研究表明不同发酵类型的乳酸菌主导的牧草青贮的品质和有氧稳定性具有一定差异（塔娜等，2017）。

植物乳杆菌为代表的同型发酵乳酸菌在乳酸发酵代谢途径下将牧草中的可溶性碳糖类转化为乳酸，使得青贮饲料的pH 迅速下降，酸性环境下能有效抑制其余微生物的活动对牧草养分的消耗，降低丁酸和氨态氮的含量，提高牧草的青贮品质（万江春等，2019；刘秦华等，2016）。 Auerbach等（2020）和Zhang 等（2009）试验结果显示，添加植物乳杆菌可增加有机酸中乳酸的比例， 从而降低青贮饲料的pH，但对酵母和霉菌的整体数量没有抑制作用， 由于同型发酵类型的乳酸菌主要代谢乳酸，乳酸本身并不是一种有效的抗菌剂，饲料中存在利用乳酸作为原料的真菌发酵， 当青贮饲料接触空气后，这类真菌会快速繁殖，造成青贮饲料的二次发酵。

布氏乳杆菌等异型发酵乳酸菌通过发酵作用将乳酸转化为乙酸。 Kung 等（2003）和贾婷婷等（2018）研究结果发现，在青贮饲料中添加外源布氏乳杆菌可提高有机酸中乙酸的含量， 乙酸是一种高效的抗真菌剂，能有效抑制真菌的活动，在有氧暴露期间能有效降低饲料二次发酵的风险，显著提高饲料的有氧稳定性。 Qing 等 （2016）和Guanhao 等（2020）研究结果表明，使用布氏乳杆菌后，牧草青贮中乙酸与乳酸的比例明显上升，能够有效抑制酵母菌在青贮期间的生长繁殖， 与对照组相比酵母菌数量显著下降， 牧草青贮的有氧稳定性明显提高。 Huazhe 等（2019）和王目森等（2015）研究结果发现，布氏乳杆菌单独作用或布氏乳杆菌与植物乳杆菌联合作用均对酵母和霉菌有显著抑制效果， 但布鲁氏乳杆菌和植物乳杆菌单独作用对青贮饲料营养品质的影响效果不如混合添加。 植物乳杆菌与布氏乳杆菌按合理比例混合使用，可保证草料青贮的营养成分，提高发酵品质和好氧稳定性。

2.1.2 丙酸菌 丙酸菌通过分解作用把牧草青贮饲料中的糖和乳酸分解成乙酸和丙酸等短链脂肪酸， 乙酸和丙酸对酵母菌和霉菌的活动有显著的抑制作用， 能够提高牧草青贮饲料的有氧稳定性（郭旭生等，2006）。

Filya 等（2010）研究表明，丙酸菌的作用非常不稳定。 青贮饲料中的pH 对丙酸菌能否提高好氧稳定性有显著影响，通常在pH 下降缓慢、最终pH 较高时效果较好，丙酸菌的抑菌效果不稳定可能与其对酸性环境的耐受性差有关。

2.2 酶制剂 纤维素酶是牧草青贮中使用较多的一种酶制剂， 纤维素酶通过将植物细胞壁中的纤维成分降解成糖，再供给乳酸菌利用，通过发酵产生乳酸和乙酸，抑制杂菌的生长，提高牧草青贮品质和发酵品质 （孙文君等，2017）。 薛春胜等（2018） 研究结果表明， 添加纤维素酶青贮苜蓿，pH 和氨态氮含量较低， 营养品质和发酵品质较好， 在一定程度上提高了苜蓿青贮饲料的好氧稳定性。Kaewpila 等（2020）结果表明，添加纤维素酶可提高青贮饲料的消化率、适口性和好氧稳定性，有利于青贮饲料的长期保存。 Mulin 等（2020）研究发现， 纤维素酶单独添加比植物乳杆菌和纤维素酶组合添加对饲料有氧稳定性的改善效果更好， 但植物乳杆菌和纤维素酶组合添加的牧草青贮饲料的营养品质和发酵品质更好。 Lemos 等（2020）研究结果表明，复合酶制剂能提高象草青贮饲料的消化率和营养品质， 改善饲料的有氧稳定性。

2.3 酸制剂 牧草青贮常用的酸制剂有甲酸、乙酸和丙酸等， 在牧草青贮中添加酸制剂能够加快青贮饲料pH 降低，酸性环境能显著减少酵母菌、霉菌等其他不耐酸杂菌的数量， 提高牧草青贮的品质和有氧稳定性（Bolsen 等，1996）。

2.3.1 甲酸 甲酸是牧草青贮中常用的抑制性添加剂， 能通过抑制其他杂菌的生长繁殖和不良发酵，保障乳酸菌的发酵环境。于浩然等（2020）研究发现，在苜蓿青贮饲料中添加甲酸，能促进乳酸菌的发酵作用，饲料中乳酸含量显著增加，同时甲酸的抑菌作用降低了丁酸、 丙酸等其他有机酸的含量，提高了牧草青贮的发酵品质。刘庭玉等（2019）和李平等（2016）研究结果表明，甲酸作为添加剂在牧草青贮饲料中使用， 能显著降低饲料青贮过程中的pH 和NH3-N 含量，显著抑制霉菌和酵母菌的生长活动，提高青贮的营养品质和发酵品质，与直接青贮相比牧草青贮的有氧稳定性也有一定的提高。

Zhang 等（2017）研究结果表明，添加甲酸可以降低羊草青贮饲料的pH、 丁酸和氨氮含量，对羊草青贮的有氧稳定性有一定的提高。 但甲酸处理下的乙酸、丙酸含量和发酵产物增多，这与玉柱等（2008）试验结果一致，甲酸处理下牧草青贮饲料的pH 显著降低， 但乙酸和丙酸在有机酸中的比例较高， 原因是甲酸对不同种类微生物的抑制能力不稳定，在pH 低于4 时的抑菌效果明显。

2.3.2 乙酸 研究表明， 乙酸是青贮饲料中常见的有机酸， 可有效提高饲料在好氧暴露过程中的稳定性， 抑制梭菌、 霉菌等有害细菌的生长和代谢，保证青贮饲料的营养品质。 在一定范围内，随着乙酸浓度的增加， 青贮饲料的好氧稳定性也逐渐提高（Danner 等，2003；Kung 等，2001）。 邱小燕等（2014）和李君风等（2016）研究结果表明，在紫花苜蓿和燕麦的青贮全混合日粮试验中， 乙酸处理组与对照组相比乳酸和氨态氮含量下降， 有氧暴露期内乙酸处理组的酵母菌数量始终处于较低水平， 有效改善了牧草青贮的发酵效果和有氧稳定性。李慧等（2020）试验结果表明，添加乙酸可以显著降低紫花苜蓿混合饲料的pH，对可溶性糖和纤维含量影响较小， 且随着浓度的增加牧草青贮的有氧稳定性提高。

2.3.3 丙酸 丙酸作为抑制性添加剂， 对好氧真菌的抑制效果较好， 能有效提高青贮饲料的发酵品质（尉小强等，2017）。 张静（2008） 和王雁等（2012）研究结果发现，青贮饲料中使用丙酸添加剂后，pH 和NH3-N 含量与对照相比均显著下降，乳酸含量和比例均显著上升， 饲料青贮饲料的发酵品质有所提高。结果表明，青贮饲料中乳酸含量较高，丁酸含量较低，说明丙酸在乳酸菌发酵过程中能有效抑制其余微生物的代谢且不会对乳酸菌的正常发酵产生不良影响， 乳酸和丙酸形成酸性环境抑制了腐败菌的生长， 提高了饲料的有氧稳定性。

王海东等（2015）研究结果表明，添加甲酸、丙酸都能降低可溶性糖的损失， 降低NH3-N 和BA的含量， 青贮饲料的有氧稳定性得到一定程度的改善。辛鹏程等（2015）研究表明，在牧草青贮中添加丙酸后， 在有氧暴露期间对好氧微生物的分解代谢具有有较好的抑制效果， 能有效减少青贮饲料中干物质、 可溶性糖和蛋白质等营养物质的损失，提高牧草青贮的有氧稳定性。

2.3.4 柠檬酸 柠檬酸作为一种天然的防腐剂常用于食品行业， 对杂菌的生长繁殖和毒素的产生具有较强的抑制作用， 在长期保存过程中能显著起到防霉的作用（唐茂妍等，2015）。Guo 等（2020）研究结果表明， 使用柠檬酸添加到苜蓿青贮中能一定程度增加乳酸和可溶性糖的含量，降低NH3-N 和BA 的含量， 提高苜蓿青贮的体外消化率和发酵品质， 但在有氧暴露阶段柠檬酸处理过的青贮饲料的有氧稳定性与其他处理相比变差。 Tao等（2020）试验结果显示，在柠檬酸处理的苜蓿青贮饲料有氧稳定性较差， 原因可能是柠檬酸是某些酵母菌的发酵底物， 促进了酵母菌在有氧环境下的繁殖。 添加柠檬酸可以有效提高青贮饲料的发酵品质，促进纤维降解提高消化率，但对有氧稳定性有负面影响（Tao 等，2020）。

2.4 其他添加剂

2.4.1 盐制剂 在牧草青贮加工时添加酸制剂能快速降低青贮的酸度， 改善青贮饲料的品质和有氧稳定性，但酸制剂的腐蚀性、易挥发和有刺激性气味的特点限制其在饲料中的使用， 通过采用盐制剂能有效降低酸制剂的不良影响（玉柱，2011）。盐类添加剂是牧草青贮常用的添加剂之一，例如，甲酸盐可以迅速降低青贮饲料的pH，保障乳酸菌的正常发酵，抑制其他微生物的发酵，提高牧草青贮饲料的发酵品质；乙酸盐类、丙酸盐类等对不耐酸的酵母菌、霉菌的抑制效果较好，能显著提高青贮饲料的好氧稳定性（王青兰等，2020）。郭金桂等（2017）研究结果证明，在燕麦青贮饲料中添加丙酸盐与对照组相比， 青贮饲料好氧稳定时间显著延长，pH 和酵母菌数量显著下降， 能有效减少杂菌数量从而提高青贮有氧稳定性。 王奇（2013）研究证明，山梨酸盐能有效抑制霉菌的活性，在饲料青贮中应用，可明显提高饲料的好氧稳定性。张新慧（2006）和刘振阳等（2017）试验结果表明，添加乙酸钠盐能够延长好氧暴露期青贮饲料的稳定时间，提高饲料质量和好氧稳定性。

2.4.2 糖蜜 糖蜜是一种常用的营养型添加剂。王亚楠等（2017）和朱九刚等（2020）试验结果表明，在青贮饲料中添加糖蜜可显著提高乳酸含量，且处理组和对照组相比有氧稳定性显著提高，可能的原因是糖蜜的使用对青贮饲料中乙酸的产生有一定的促进作用， 乙酸能较好的抑制好氧性细菌、真菌的活动。 Liu 等（2020）研究结果表明，在牧草青贮过程中混合使用乳酸菌和糖蜜比单独使用糖蜜青贮效果更好， 这是因为可溶性糖是乳酸菌发酵的底物，两者同时使用时增加WSC 含量的同时促进了乳酸菌的发酵，乳酸含量显著增加，青贮pH 迅速下降， 有效抑制了青贮早期有害微生物的活性， 显著提高了饲料青贮的品质和好氧稳定性。

3 总结

根据目前的研究进展， 合适的青贮方法和添加剂可以有效抑制饲料青贮的二次发酵和好氧变质，改善其有氧稳定性。 适宜的青贮时间、压实度和温度等条件对青贮饲料的有氧稳定性有一定程度的改善，合理利用乳酸菌制剂、酶制剂、有机酸制剂等添加剂可有效提高饲料青贮的好氧稳定性。 其中布氏乳杆菌和丙酸菌对有氧稳定性的改善效果要优于植物乳杆菌， 纤维素酶制剂和糖蜜的使用均能提高牧草青贮的品质和有氧稳定性，有机酸制剂能有效延长牧草青贮饲料有氧期间的稳定时间。在各种影响因素中，其中添加剂的应用是未来牧草青贮有氧稳定性研究的重点， 通过使用复合添加剂和专用添加剂， 改善牧草青贮饲料有氧稳定性， 能有效促进我国牧草青贮产业和畜牧业的发展。

4 展望

有氧稳定性是牧草青贮饲料在有氧暴露下的稳定性，在生产取用饲料的过程中，若青贮饲料的有氧稳定性较差时，接触空气的饲料中的梭菌、酵母菌和霉菌等有害微生物会快速生长繁殖， 导致饲料发生二次发酵和腐败， 极大地降低青贮饲料品质同时危害家畜的健康。因此，牧草青贮饲料的有氧稳定性的高低对于牧草青贮的品质和家畜的健康至关重要。

4.1 合理的牧草青贮方式 在牧草的青贮过程中，青贮的时间、压实度和温度等都会对牧草青贮饲料的有氧稳定性造成影响， 需要根据不同的牧草种类制定适宜的青贮方式。首先，要选择合理的刈割时间， 同时刈割后的牧草要干燥到适宜的含水量后尽快青贮， 最大程度的保障牧草的营养品质。其次，在青贮牧草装填时要尽可能的将空气完全挤压，重点压实青贮窖等青贮容器的边角部分，减少好氧微生物对牧草养分的消耗， 抑制其在饲料中的生长繁殖。最后，在牧草青贮发酵时要提供适宜的环境温度，防止饲料的败坏，开窖时要选择合理的青贮时长，避免养分的过度消耗。通过科学合理的青贮方式， 不同程度地提高青贮饲料的营养品质、发酵品质和好氧稳定性，保障饲草资源的利用率。

4.2 复合添加剂和专用添加剂的应用 不同青贮添加剂的使用可有效提高饲料青贮的营养品质、发酵品质和好氧稳定性。目前国内常用的添加剂多为乳酸菌、纤维素酶和有机酸制剂等，随着牧草青贮技术的不断发展， 仍需要不断的扩大青贮添加剂的种类来满足不同应用场景的需求。 试验证明单一的添加剂很难满足多方面的需求， 复合添加剂的使用效果要优于单一添加剂， 通过筛选调配出适宜的复合添加剂能有效改善青贮的有氧稳定性等各项指标。同时，目前国内使用的添加剂多为常规制剂，缺少牧草青贮专用的添加剂，常规制剂成本较高且作用效果不明显，研究出低成本、高效的牧草专用添加剂是未来牧草青贮产业发展的重中之重，通过使用复合添加剂和专用添加剂，能有效提高牧草的利用率和青贮品质， 增强青贮饲料的有氧稳定性， 保障牧草青贮的长期贮藏和家畜的饲草安全。

4.3 深入有氧稳定性机理的研究 随着牧草行业和畜牧业的快速发展， 青贮技术在不同牧草上的应用范围将会越来越广泛， 但是有关牧草青贮开袋后发生有氧败坏机理的研究较少。 因此，必须深入系统的探究牧草有氧稳定性相关的机理，明确影响牧草有氧稳定性的关键因素， 探究有氧暴露期间物质代谢和微生物的动态变化， 从而针对性的使用合理的加工方式和添加剂来改善牧草青贮的有氧稳定性和青贮品质， 保障家畜的饲草安全，为牧草青贮加工利用提供理论基础，推动我国畜牧业的快速发展。