青贮玉米生产性能对收获期的响应及收获指数的探讨

朱慧森，邹新平，玉 柱，高文俊，王永新，佟莉蓉，许庆方＊

（1.山西农业大学动物科技学院，太谷030801；2.中国农业大学动物科学技术学院，北京100193）

青贮玉米（Zeamays）已经成为反刍动物养殖业中主要的饲草之一。不同收获时期对青贮玉米产量［1－4］、化学成 分［5－6］、养 分 降 解 率［7－8］等 的 影 响 已 经开展了较多研究，不同收获时期对玉米青贮饲料品质的影响也有较多的报道［3，8］，以及玉米秸秆不同收获时期也作了研究［9］。虽然已经有了大量的研究工作，但是与地上全株同时利用相关的青贮玉米收获指数还没有确立。在作物生产中，收获指数是指籽粒产量与地上生物量的比值［10］，其注重的是籽粒产量。而全株调制青贮饲料的青贮玉米，既要注重籽粒产量，其余产量亦非常重要。美国 Wisconsin大学针对青贮玉米生产的特性，逐步完善了青贮玉米收获指数，包括奶吨指数（Milk per ton index）和奶英亩指数（Milk per acre index）［11］。

本研究结合对不同时期收获的青贮玉米生产性能及青贮品质进行分析，探寻比较简捷的青贮玉米收获评价指标。

1 材料与方法

1.1 试验材料

青贮玉米品种为兼用品种晋单42号，2013年春季播种于太谷县北沙河村。田间采用单因子随机区组设计，设3个区组，区组内随机安排收获时期分别为籽粒形成期、乳熟期、蜡熟期和完熟期4个处理的小区。每个小区大小一致，面积30m2，种植密度4 200株·666.7m－2。

1.2 取样与测定

在相应的收获期，从每个小区的3个中间行，近地面刈割，称取鲜重，计算单位面积鲜物质产量。从收获的样品中，先随机选取5株，将雌穗上的籽粒手工剥下。同时随机选取10株，切碎混匀。取1kg切碎鲜样，连同籽粒和其他部位，迅速带回实验室103℃灭酶30min后，60℃烘干48h测定初水分；粉碎过1mm筛，103℃烘干24h测定绝干物质含量［12］，然后计算单位面积干物质产量和收获指数。收获指数包括作物收获指数与MILK2006指数。作物收获指数即籽粒与地上生物量之比［10］。MILK2006指数利用Wisconsin大学网提供的可自动计算的Excel表格，将所列项目数值输入表格，自动生成奶吨指数和奶英亩指数［11］。其中奶吨指数是指每吨青贮可产牛奶的磅数，奶英亩指数是指每英亩青贮可产牛奶的磅数。

将切碎后的原料1kg装入青贮袋内，抽真空贮藏90d后，取20g样品制备待测液。采用酸度计测定pH，苯酚——次氯酸钠比色法测定氨态氮（Ammonia nitrogen，AN）［13］，液相色谱法测定有机酸（乳酸、乙酸、丙酸和丁酸）［14］。对青贮发酵品质采用pH、氨态氮和有机酸综合评分［15］。剩余样品如同原料一样测定干物质含量。原料过1mm筛后的样品，凯氏法测定粗蛋白质（CP）［16］，范氏法测定中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）［17］，灼烧 法 测 定 粗 灰 分 （Ash）［18］，旋 光 法 测 定 淀 粉（Starch）［19］，索氏提取 法 测 定 粗 脂 肪 （EE）［20］，蒽酮——硫酸比色法测定水溶性碳水化合物（WSC）［21］，两步法测定中性洗涤纤维消化率（NDFD）和干物质消化率（DMD）［22］。青贮样品只测定CP、NDF、ADF、Ash、EE、淀粉、DMD 和 NDFD。以青贮前后DM含量与鲜重计算DM量，青贮前后DM量的比值计算DM保存率。

1.3 数据处理

采用SAS 9.0的GSM程序，对不同时期收获青贮玉米原料和玉米青贮饲料的成分进行比较分析。对青贮玉米原料的鲜重、干重、DM、CP、NDF、ADF、EE、Ash、淀粉、WSC、DMD、NDFD 12项因子作相关分析，尝试找出相关性较强的因子，用以简化程序，指导田间收获作业。

2 结 果

2.1 不同收获时期青贮玉米的原料特性

由表1可知，不同收获时期的玉米鲜重差异极显著（P＜0.01）；不同收获时期的DM产量和含量分别存在极显著差异（P＜0.01）。籽粒形成期CP含量极显著高于完熟期（P＜0.01）；完熟期NDF含量显著高于蜡熟期（P＜0.05）；籽粒形成期ADF含量极显著高于蜡熟期（P＜0.01）；EE含量随着收获期的延迟极显著增加（P＜0.01）；蜡熟期和完熟期淀粉含量极显著高于籽粒形成期和乳熟期（P＜0.01）；蜡熟期 WSC含量极显著高于籽粒形成期（P＜0.01）；完熟期DMD显著低于其他时期（P＜0.05）；随着收获时期的延迟，NDFD显著下降（P＜0.05）。

2.2 不同收获时期玉米青贮的品质

2.2.1 不同收获时期玉米的青贮发酵品质 由表2可知，籽粒形成期玉米青贮pH极显著高于乳熟期和蜡熟期（P＜0.01），而显著高于完熟期（P＜0.05），完熟期玉米青贮pH显著高于乳熟期和蜡熟期（P＜0.05）；籽粒形成期玉米青贮饲料氨态氮的浓度显著高于乳熟期和蜡熟期（P＜0.05）；乳熟期和蜡熟期玉米青贮饲料乳酸的含量显著高于籽粒形成期（P＜0.05）；不同收获时期的乙酸和丙酸均表现为差异不显著（P＞0.05）；蜡熟期和完熟期未检测到丁酸；经得分判断，早期收获调制的玉米青贮饲料发酵品质较差（P＜0.01）。

表1 不同收获期青贮玉米原料特性Table1 Raw material characteristics of corn harvested at different periods

表2 不同收获时期玉米的青贮发酵品质Table2 The fermentation quality of corn silage harvested at different periods

2.2.2 不同收获时期玉米青贮饲料营养成分由表3可知，青贮后不同收获时期玉米青贮饲料干物质保存率以及Ash含量各时期间差异均不显著（P＞0.05），而DM含量各时期之间存在极显著差异（P＜0.01），籽粒形成期玉米青贮饲料CP含量极显著高于完熟期（P＜0.01）；完熟期玉米青贮饲料NDF含量极显著高于蜡熟期（P＜0.01）；籽粒形成期玉米青贮饲料ADF含量极显著高于蜡熟期（P＜0.01）；玉米青贮饲料EE含量和淀粉含量随着收获期的延迟而极显著增加（P＜0.01）；完熟期玉米青贮饲料DMD显著低于其他时期（P＜0.05）；随着收获时期的延迟，玉米青贮饲料的NDFD极显著下降（P＜0.01）。

表3 不同收获时期玉米青贮的营养成分Table3 The nutrient composition of silage from corn harvested at different periods

2.3 玉米青贮原料收获指数分析

2.3.1 青贮玉米的作物收获指数 籽粒形成期、乳熟期、蜡熟期、完熟期收获指数分别为0.10、0.28、0.44、0.47，完熟期和蜡熟期收获指数极显著高于乳熟期和籽粒形成期（P＜0.01）。青贮玉米蜡熟期收获，籽粒已经达到最终产量的80%，秸秆达到90%，在此之前的收获量极显著低于最终产量（P＜0.01）。虽然完熟期籽粒产量与秸秆产量最高，但是此时的DM消化率从蜡熟期的69.28%，下降至完熟期的64.31%，NDF消化率也从50.67%下降至46.18%，综合考虑青贮玉米产量与品质，以蜡熟期收获为宜（图1）。

2.3.2 青贮玉米的MILK 2006收获指数 奶吨指数是在测定CP、NDF、Ash、EE、淀粉和NDFD的基础上，衡量每吨干物质可产奶量。奶英亩指数结合了单位面积的DM产量。从原料来看，奶吨指数或是奶英亩指数，均以蜡熟期为最高，奶吨指数蜡熟期显著高于乳熟期（P＜0.05），极显著高于籽粒形成期和完熟期（P＜0.01）；奶英亩指数蜡熟期显著高于完熟期（P＜0.05），极显著高于籽粒形成期和乳熟期（P＜0.01）（表4）。由于乳熟期之前的淀粉含量较低，而完熟期NDFD下降，其奶吨指数和奶英亩指数均低于蜡熟期。青贮前后，奶吨指数的较小差异是由于各成分的稍有变化而致，奶英亩指数下降由青贮后3%～4%的DM损失所致。奶英亩指数均表现出青贮后下降的趋势，而在籽粒形成期和乳熟期收获的玉米青贮后奶吨指数则稍有提高。

2.3.3 简捷青贮玉米收获指数的确立 以 Wisconsin的奶吨指数和奶英亩指数，可以对青贮玉米适宜收获期作出相对科学的判断。但是在计算MILK2006指数时，需要测定DM产量和DM、CP、NDF、Ash、EE、淀粉含量以及NDFD，在田间作业时不便于操作，由此通过相关分析尝试确立简捷的收获指数。

图1 不同时期收获青贮玉米的收获指数及籽粒、茎秆占比Fig.1 The harvest index and percentage of grain and stover of corn harvested at different periods

表4 不同收获时期青贮玉米与玉米青贮饲料的MILK2006收获指数Table4 The MILK2006index of corn and silage harvested at different periods

玉米青贮饲料除了满足纤维需要外，提供的主要是能量，而能量来源于淀粉和可消化的NDF，由表5可知，淀粉含量与DM含量成正相关关系（r2＝0.931），而 NDFD与DM 含量则成负相关关系（r2＝ －0.962）。干重与淀粉含量亦成正相关关系（r2＝0.990），结合产量性状，可以将 DM 指标（DM含量和DM产量）作为青贮玉米的收获评价指数，实际生产中DM含量一般以30%左右为宜。

3 讨 论

3.1 青贮玉米对收获期的响应

本研究结果与孙连双等［2］、冯鹏［3］的研究结果相似，随着青贮玉米生育期的推进，其生物量积累逐渐增加，养分浓度和产量增多。当收获时期延迟至完熟期，淀粉、EE等含量虽有提高，但DMD和NDFD均下降。

不同收获时期玉米青贮饲料的发酵品质差异较大，以籽粒形成期高水分青贮品质最差。在本试验的袋贮研究中，未进行压实处理，因而不会出现渗出液的损失。生产实践中，早期收获的青贮玉米含水量较高，青贮时对原料的压实程度也较高，可能表现出高丁酸含量、高pH的劣质发酵结果。本研究中，青贮饲料的养分组成体现了原料的特点，与M.C.Der Bedrosian 等［23］和 T.Nishida等［24］的 研 究 类似。

表5 不同收获时期青贮玉米各数值的相关系数Table5 The correlation coefficient of corn harvested at different periods

3.2 青贮玉米的收获指数

作物的收获指数只是籽粒产量与全部地上生物量的比值，而玉米青贮除了要考虑籽粒产量外，还有其他多个重要因素。不同收获期玉米青贮原料存在较大的干物质产量、淀粉含量、CP含量、NDF含量、ADF含量、DMD、NDFD的差异。玉米青贮饲料主要提供纤维和能量，所以结合干物质产量、淀粉含量、NDF消化率等多项指标，可以建立适合青贮玉米的收获指数。

以作物生产的收获指标来评价青贮玉米，如果结合养分含量与可消化程度，可以推测蜡熟期适宜收获，但是无法对青贮玉米的产量进行评价。MILK 2006的奶吨指数和奶英亩指数，能够结合产量与品质，既可以评价不同青贮玉米品种的差异，还可以对收获时期进行指导。MILK指数从最初主要关注淀粉含量与籽粒的 MILK1991、MILK1995，发展到引入NDFD后的MILK2000，调整NDFD对干物质采食量的预测及产奶量的估测，发展到目前的MILK2006。高飞等［25］运用较早的 MILK 2000指数，对青贮玉米的收获时期进行了评价。虽然Wisconsin大学的网站提供了MILK 2006的计算表格，但是其中需要测定的项目包括DM含量、DM产量、CP含量、NDF含量和消化率、淀粉含量、Ash含量和EE含量，对于生产实践一般难以及时操作。通过对原料各数值的相关性分析，可以比较简捷地通过测定DM含量和产量来指导青贮玉米的收获。如果按照生产实际中DM含量一般在25%～35%，则相应的DM收获量在15～23t·hm－2，简写为15－25－35原则，即DM产量每公顷15t以上，DM含量25%～35%。在此范围内，奶吨指数为2 626～2 681lb·（t－1·DM－1），奶英亩指数为16 466～22 077lb·acre－1。本研究只是对单一品种作了探讨，不同品种的收获情况还有待继续研究。

虽然在一定的范围内，随着收获时期的推迟，青贮玉米的产量和淀粉含量还在增加，但是根据M.C.Windle等［26］研究可知，淀粉的可消化程度呈下降趋势。作为能量重要来源之一，玉米青贮饲料中的淀粉在发酵过程中的变化还有待深入研究。

4 结 论

综合考虑养分含量与产量，青贮玉米宜在蜡熟期收获；乳熟期、蜡熟期、完熟期收获调制的玉米青贮饲料优于籽粒形成期；随着收获时期的延迟，青贮玉米原料和玉米青贮饲料的NDFD和DMD均下降；可以通过DM含量和DM产量，简捷地确定青贮玉米的适宜收获时期。

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）：

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