不同收割时间和高度对玉米秸秆营养成分和消化率的影响

武小平，武　忠，丁　健，郭建芳，王世荣，贾新宇，王栋才

（1.山西省农业科学院玉米研究所,山西忻州 034000；2.山西省农业科学院畜牧兽医研究所,山西太原 030032）

随着我国畜牧业的不断发展，饲料资源愈发紧缺，人畜争粮的状况短时间内无法解决。在这一背景下，党和国家提出了发展节粮型畜牧业的发展目标。我国每年玉米种植面积巨大，但用于全株青贮的玉米所占比例不大，大部分都是用收获玉米籽粒之后的秸秆饲喂牛羊。尽管如此，真正用于牛羊粗饲料的秸秆比例仅为28%，绝大部分玉米秸秆用于还田或者焚烧，不仅造成秸秆资源的巨大浪费，而且带来了严重的环境污染问题和社会问题（杨连玉等，2016；王如芳等，2011）。对于用于牛羊粗饲料的玉米秸秆而言，由于是在玉米籽粒完全成熟时进行收割，玉米秸秆的化学营养成分含量和消化率较低，而且由于收割高度的随意性，使不同地区甚至同一地区的玉米秸秆营养成分差异很大（毕于运等，2010）。再者，玉米秸秆的收割时间对维持玉米籽粒成熟度和秸秆营养成分间的平衡具有重要意义。以往的研究大多集中在比较不同品种玉米和收割时间对玉米秸秆营养成分和消化率的影响（辛杭书等，2007；闫贵龙等，2005），以及收割高度对玉米秸秆营养成分和消化率的影响方面（赵红香等，2013），对于收割时间和收割高度对玉米秸秆营养成分和消化率方面的研究较少。为此，本试验开展不同收割时间和收割高度对玉米秸秆营养成分和消化率影响的研究，以期为玉米秸秆的实际应用提供理论依据，提高玉米秸秆的饲喂价值。

1　材料与方法

1.1秸秆来源和试验设计选择郑单958玉米品种作为研究对象。玉米种植区域为忻州市忻府区小檀村玉米所试验基地，种植面积约为600 m2，株距24 cm，行距80 cm，按照该品种在当地的施肥和灌溉要求进行田间管理。于2017年8～9月份，分为3个成熟期进行不同收割高度的取样。依据玉米籽粒不同成熟度的标志（籽粒的乳线由顶部向基部延伸的位置），将其分为3个成熟期，即玉米籽粒的乳线在1/2、3/4、4/4的位置。依据玉米秸秆收割高度距离地面0 cm、20 cm、40 cm和60 cm，分为4个收割高度进行取样。在试验玉米种植区，按对角线选定5个取样点，然后在每个点上随机取1株玉米样株。将玉米植株剪短，混合，称鲜重，然后放入105 ℃烘箱中杀青1 h，再置于65 ℃烘箱中烘至恒重称干重，然后粉碎过筛，混合均匀后四分法取部分备用。

1.2概略养分分析取风干玉米秸秆样本，按照常规分析方法，测定粗脂肪（EE）、粗蛋白质（CP）、粗灰分（Ash）、钙（Ca）、磷（P）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）和木质素含量。采用蒽酮比色法测定玉米秸秆水溶性糖（WSC）含量（宁开桂等，1993）。按照Xiong等（1990）的方法测定玉米秸秆中淀粉含量。

1.3干物质、NDF和ADF消化率的测定按Tilly与Terry（1963）的两阶段法测定样本干物质（DM）、NDF和ADF的消化率。简要步骤为：首先在厌氧条件下用含瘤胃液的培养液消化48 h，然后用胃蛋白酶在酸性条件下再消化48 h。所得残渣105 ℃烘干后称重，依次测定残渣中NDF和ADF 含量（Van Soest等，1991），并计算干物质消化率（DMD）、NDF消化率（NDFD）和ADF消化率（ADFD）。

1.4数据统计分析使用SAS 9.2 统计软件的广义线形模型（GLM）进行不同收割时间和收割高度对玉米秸秆营养成分和消化率的两因素方差分析。若组间均值差异显著，用Duncan’s法进行多重比较。以P＜0.05为差异显著，以P＜0.01为差异极显著。

2　结果

2.1不同收割时间和收割高度对玉米秸秆营养成分的影响由表1可以看出，玉米秸秆的水溶性糖（WSC）含量随收割时间的推迟显著降低（P=0.03），其中1/2乳线期玉米秸秆WSC含量分别比3/4乳线期和4/4乳线期玉米秸秆高8.79%（P=0.01）和 106.19%（P=0.04）。玉米秸秆的WSC含量随收割高度的增加显著降低（P=0.04），收割高度20 cm以下的玉米秸秆WSC含量比收割高度40 cm以上的高9.63%（P=0.02）。收割时间和收割高度对玉米秸秆WSC含量的交互作用表明，3/4乳线期收割高度在0 cm的玉米秸秆WSC含量与1/2乳线期收割高度在60 cm的玉米秸秆无显著差异（P＞0.05）。玉米秸秆的淀粉含量随收割时间的推迟显著降低，分别为2.72%、1.96%和1.59%（P=0.02）。玉米秸秆淀粉含量随收割高度的增加显著降低，分别为2.26%、2.22%、1.95%和1.93%。其中0 cm收割高度和20 cm收割高度的玉米秸秆淀粉含量差异不显著（P＞0.05），40 cm和60 cm收割高度的玉米秸秆淀粉含量差异不显著（P＞0.05）。

玉米秸秆的粗蛋白质含量随收割时间的推迟显著下降，分别为7.73%、6.82%和6.25%（P=0.04）。玉米秸秆的粗蛋白质含量随着收割高度的增加显著升高，分别为6.69%、6.85%、7.05%和7.13%（P=0.02）。其中，1/2乳线期收割高度60 cm的玉米秸秆粗蛋白质含量最高，达7.92%。

表1　不同收割时间和高度对玉米秸秆营养成分的影响 %

玉米秸秆的Ca含量随收割时间的推迟显著降低，分别为0.71%、0.63%和0.51%（P=0.02）。玉米秸秆的Ca含量随收割高度的增加显著增加，分别为 0.57%、0.59%、0.63%、0.66%，其中，收割高度0 cm和20 cm的玉米秸秆Ca含量差异不显著（P＞0.05），收割高度40 cm和60 cm的玉米秸秆的Ca含量差异不显著（P＞0.05）。玉米秸秆的P含量随着收割时间的推迟显著降低，分别为 0.14%、0.12% 和 0.12%（P=0.01），其 中 3/4乳线期和4/4乳线期玉米秸秆的P含量无显著差异（P＞0.05）。玉米秸秆的P含量随收割高度的增加显著升高，分别为0.09%、0.11%、0.14%和0.16%，其中收割高度0 cm和20 cm玉米秸秆的P含量无显著差异（P＞0.05），收割高度40 cm和60 cm玉米秸秆的P含量无显著差异（P＞ 0.05）。

玉米秸秆的NDF含量随收割时间的推迟显著升高，分别为55.12%、69.99%和75.66%（P=0.02）。玉米秸秆的NDF含量随收割高度的增加显著降低，分别为68.33%、67.48%、66.56%和65.32%（P=0.04）。玉米秸秆的ADF含量随收割时间的推迟显著升高，分别为33.87%、42.38% 和 48.13%（P=0.04）。 玉 米 秸 秆 的ADF含量随收割高度的增加显著降低，分别为42.44%、41.93%、41.18% 和 40.28%（P=0.02）。玉米秸秆的木质素含量随收割时间的推迟显著增加，分别为4.4%、5.41%和6.59%（P=0.03）。玉米秸秆的木质素含量随收割高度的增加显著下降，分别为5.82%、5.65%、5.28%和5.01%。

2.2不同收割时间和高度对玉米秸秆营养成分消化率的影响由表2可以看出，玉米秸秆的干物质消化率（DMD）随收割时间的推迟显著降低，分 别 为 58.09%、54.79% 和 49.60%（P=0.02），1/2乳线期玉米秸秆的DMD分别比3/4乳线期玉米秸秆和4/4乳线期玉米秸秆高6.02%和17.12%（P＜0.05）。玉米秸秆的DMD随收割高度的增加显著提高，分别为53.41%、53.5%、54.72%和55.00%，其中收割0 cm和20 cm玉米秸秆的DMD无显著差异（P＞0.05），收割40 cm和60 cm玉米秸秆的DMD无显著差异（P＞0.05）。收割时间和收割高度对玉米秸秆的DMD没有显著的交互作用影响（P＞0.05）。玉米秸秆的NDF消化率（NDFD）随收割时间的推迟显著下降，分别为47.18%、46.10%和40.91%（P＜0.05）。玉米秸秆的NDFD随收割高度的增加显著提高，分别为43.87%，43.93%，45.19%和45.99%（P＜0.05），其中收割高度0 cm和20 cm的玉米秸秆的NDFD无显著差异（P＞0.05），收割高度40 cm和60 cm的玉米秸秆NDFD无显著差异（P＞0.05）。收割时间和收割高度对玉米秸秆的NDFD无显著交互作用（P＞0.05）。玉米秸秆的ADF消化率（ADFD）随收割时间的推迟显著降低，分别为44.42%、43.43%和36.70%（P＜0.05）。玉米秸秆的ADFD随着收割高度的增加显著增加，分别为40.81%，40.88%，41.86%和42.50%，其中收割高度0 cm和20 cm的玉米秸秆的ADFD无显著差异（P＞0.05），收割高度40 cm和60 cm的玉米秸秆的ADFD无显著差异（P＞0.05）。收割时间和收割高度对玉米秸秆的ADFD无显著交互作用（P＞0.05）。

3　讨论

3.1不同收割时间和高度对玉米秸秆营养成分的影响玉米秸秆中的水溶性糖和淀粉含量对玉米秸秆青贮过程中乳酸菌繁殖和乳酸生成具有重要意义，较高比例的水溶性糖和淀粉含量可以保证乳酸快速发酵，提高青贮品质（焉石，2010）。本研究结果表明，玉米秸秆的水溶性糖和淀粉含量随收割时间的推迟显著下降，这与闫贵龙等（2005）研究结果一致。本试验发现，玉米秸秆水溶性糖和淀粉含量随收割高度的增加显著降低，这是由于玉米茎秆中可溶性糖和淀粉含量显著大于叶片，随着收割高度的增加，玉米秸秆的茎秆占比降低，叶片占比加大，因而导致可溶性糖和淀粉含量降低（吴光磊，2008；刘淑云，2005）。

表2　不同收割时间和高度对玉米秸秆营养成分消化率的影响 %

王敏玲等（2012）研究结果表明，随生长期的延长，玉米各个器官粗蛋白质含量逐渐降低后趋于平稳。本试验得到与其类似的试验结果，1/2乳线期玉米秸秆的粗蛋白质含量最高，4/4乳线期最低。研究表明，在籽粒成熟过程中，茎秆中氮素不断向籽粒中流动，造成茎秆中氮含量下降（Crawfodr等，1982；Johnson等，1968）。另一方面，随着玉米籽粒的成熟，玉米秸秆的干物质沉积主要以碳水化合物为主，氮素的沉积能力下降（郝玉兰等，2002）。两方面因素作用使玉米秸秆中粗蛋白质含量随收割时间的推迟而下降。玉米秸秆中粗蛋白质含量的分布规律为叶片含量最高，其次为茎髓，随后为茎节、茎皮、叶鞘，苞叶中含量最少（王敏玲等，2012；闫贵龙等，2006）。由于玉米秸秆上部叶片数量多，随着收割高度的增加，玉米秸秆的粗蛋白质含量显著增加。

本试验结果表明，玉米秸秆的Ca、P含量随收割高度的增加而上升，与赵红香等（2013）研究结果一致。玉米秸秆的Ca、P含量随收割高度的变化规律与Ca、P含量在秸秆不同部位的分布情况一致，叶片中含量最高，其次为叶鞘，其他部位的含量相对较低（闫贵龙等，2006）。

朱顺国等（2001）研究不同品种玉米秸秆中NDF和ADF的含量变化规律发现，随着收获时间的推迟，玉米秸秆的NDF和ADF含量显著增加。赵丽华（2004）研究发现，玉米秸秆NDF含量和ADF含量随生长期的延长线性增加。本试验得到相同的试验结果：1/2乳线期玉米秸秆的NDF和ADF含量最低，4/4乳线期最高。研究表明，随着玉米籽粒成熟度的不断提高，玉米茎秆细胞壁成熟度增加（Flachowsky等，1988）；随着植株成熟，植株中叶片比例下降，细胞壁成分含量增加（Morrison等，1993）。以上因素均导致玉米秸秆中NDF和ADF含量随收割时间的推迟而增加。

3.2不同收割时间和高度对玉米秸秆营养成分消化率的影响本试验结果表明，随收割时间的推迟，玉米秸秆的DMD、NDFD和ADFD显著降低，与闫贵龙等（2005）的结果一致。玉米秸秆DMD、NDFD和ADFD随收割时间的变化规律与其含量随收割时间的变化规律相似。这是因为，随着NDF和ADF含量的增加，消化率随之下降。另外，本试验结果表明，随着收割高度的增加，玉米秸秆的DMD、NDFD和ADFD显著升高，这是由于收割高度的增加，导致玉米秸秆细胞壁成分减少，提高了营养成分的消化率。

4　结论

玉米（郑单958）秸秆的营养成分和消化率受收割时间和收割高度的影响。因此，为了平衡玉米籽粒成熟度和玉米秸秆的可利用性，需要在1/2乳线期，收割高度在20 cm收获玉米秸秆。

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