氯化铵对全株玉米青贮营养价值和发酵品质的影响

施巧婷 姜富贵 成海建 魏 晨 王欣明 宋恩亮 徐照学*

(1.河南省农业科学院畜牧兽医研究所，郑州 2450008；2.河南省畜禽繁育与营养调控重点实验室，郑州 2450002；3.山东省农业科学院畜牧兽医研究所，山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室，济南 2250100；4.阳信县鑫源清真肉类有限公司，滨州 2251800)

全株玉米青贮作为反刍动物的主要粗饲料来源，其制作质量直接关系到动物的健康和生产性能以及企业的经济效益，如何生产优质全株玉米青贮是生产者普遍关注的问题[1]。由于青贮发酵是一个复杂的动态变化过程，易受青贮原料自身属性(乳酸菌数量、可溶性碳水化合物含量和缓冲力等)、环境条件(温度和湿度等)和制作环节(收获期、切割长度、压实密度和密封性等)等因素的影响[2-4]。为提升青贮饲料的发酵品质和营养价值，青贮添加剂在生产上广泛应用，按照其功能通常分为发酵促进剂、发酵抑制剂、腐败菌抑制剂和营养性添加剂[5]。

尽管青贮添加剂的种类繁多，但在全株玉米青贮上应用最为广泛的是乳酸菌制剂，而有关营养添加剂的作用研究相对较少[6]。随着我国畜牧业的不断发展，饲料需求量不断增加，蛋白质饲料资源短缺的问题日益突出，我国蛋白质饲料的对外依赖度超过70%[7]。在反刍动物上，非蛋白氮类饲料添加剂(氯化铵和尿素等)一方面可部分替代饲料中天然蛋白质，以缓解蛋白质饲料不足的问题，另一方面可作为青贮添加剂改善其发酵品质，同时弥补青贮饲料中蛋白质含量不足的问题。但非蛋白氮在提升玉米青贮发酵品质的作用上存在分歧，和立文[8]在玉米青贮中添加氯化铵后显著提升了乳酸含量并降低了pH，臧艳运等[9]在玉米青贮中添加尿素后显著提升了乳酸含量，但pH和氨态氮(NH3-N)含量也显著增加，而王建福等[10]在玉米青贮中添加尿素后对乳酸含量无显著影响，pH和NH3-N含量则显著增加。以上研究结果存在分歧的原因除与非蛋白氮种类不同有关，还可能与非蛋白氮的添加量有关。然而，有关非蛋白氮对玉米青贮品质影响剂量效应的研究较少。

氯化铵作为青贮添加剂，除提升青贮饲料的营养价值和发酵品质外，反刍动物食入后，一方面可为瘤胃微生物合成蛋白质提供所需的氮源，从而起到补充蛋白质的作用；另一方面作为酸度调节剂，具有酸化体液和尿液的作用，可作为奶牛产前的阴离子平衡剂，防止奶牛产后瘫痪[7]。但氯化铵在青贮饲料中的添加量不宜过多，否则会造成动物氨中毒和体液酸碱平衡紊乱。然而有关氯化铵添加量对青贮品质影响的研究尚未有报道。因此，本研究通过探究不同氯化铵添加量对全株玉米青贮营养价值和发酵品质的影响，以期为非蛋白氮在青贮上的应用提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

青贮原料为全株玉米，品种为“登海605”，2018年6月播种于山东省阳信县河流镇，于蜡熟期2/3乳线时进行刈割，青贮原料的干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和水溶性碳水化合物(WSC)含量分别为37.31%、8.28%、38.31%、21.18%和10.26%。试验用氯化铵为分析纯，购自上海国药集团。

1.2 试验设计

试验设不添加氯化铵的对照组以及氯化铵添加量分别为3、6、9 g/kg(鲜重基础)的3个试验组。全株玉米收获后切短至1～2 cm，混合均匀后作为青贮原料，将各组的青贮原料与氯化铵在容器中混合均匀后，称取约1 000 g样品于聚乙烯厌氧袋中，每组装8袋，真空密封，于室温(25 ℃)避光条件下贮藏，分别于发酵45和90 d时开袋取样，每组各时间点取4袋作为重复，随后开展相关指标的测定。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 常规营养指标

DM、CP、粗脂肪(EE)和粗灰分(Ash)含量参照AOAC(2005)[11]中方法测定，其中DM含量采用重量法测定，CP含量采用凯氏定氮法测定，EE含量采用索氏浸提法测定，Ash含量采用灰化法测定。NDF、ADF和酸性洗涤木质素(ADL)含量参考Van Soest等[12]的方法，使用Ringbio纤维分析仪(R2000，英国)测定；WSC含量采用蒽酮-硫酸比色法[13]测定；淀粉(Starch)含量采用高氯酸水解-蒽酮比色法[14]测定。

1.3.2 碳水化合物组分

碳水化合物组分剖分和计算公式如下：

非中性洗涤纤维性碳水化合物(Non-NDF)=
100-CP-NDF-EE-Ash[15]；
有机酸(OA)=乳酸+乙酸+丙酸+
丁酸+其他有机酸[15]；
快速降解碳水化合物(CA)=WSC[15]；
中速降解碳水化合物(CB1)=Starch[15]；
中性洗涤可溶纤维(CB2)=Non-NDF-
OA-CA-CB1[15]；
不可利用中性洗涤纤维(CC)=2.4×ADL[16]；
可利用中性洗涤纤维(CB3)=NDF-CC[15]。

以上公式中单位均为%DM。

1.3.3 能量指标

总可消化养分(TDN)含量依据下列公式估算：

TDN(%DM)=96.447-0.110CP(%DM)+
0.988EE(%DM)-0.799Ash(%DM)-0.361NDF

(%DM)-0.161ADF(%DM)-0.811ADL

(%DM)-0.083Starch(%DM)[17]。

依据NRC(2016)[15]提供的公式计算消化能(DE)、代谢能(ME)、维持净能(NEm)和增重净能(NEg)：

DE(MJ/kg DM)=0.044 09TDN×4.184；
ME(MJ/kg DM)=0.82×DE；
NEm(MJ/kg DM)=1.37ME-0.138ME2+
0.010 5ME3-1.12；
NEg(MJ/kg DM)=1.42ME-0.174ME2+
0.012 2ME3-1.65。

依据Undersander等[18]提供的公式计算泌乳净能(NEL)：

NEL(MJ/kg DM)=[(0.926 5-0.007 93ADF)/
0.453 6]×4.184。

1.3.4 发酵参数

称取25 g全株玉米青贮样品和250 mL无菌蒸馏水于榨汁机中，间歇榨汁搅拌制备滤液，用4层纱布过滤上清液至250 mL灭菌三角瓶中，混匀。使用pH计(HANNA HI 9125，意大利)测定pH。有机酸(乳酸、乙酸、丙酸和丁酸)含量采用高效液相色谱仪(SHIMADZE-10A，色谱柱为Shodex Rspak KC-811S-DVB 300 mm×8 mm，柱温为50 ℃，流动相为3 mmol/L HClO4，流速为1.0 mL/min，进样量为5 mL，检测器为SPD-M10AVP，检测波长为210 nm)测定[10]。NH3-N含量采用苯酚-次氯酸钠比色法测定[19]。参照Wang等[20]提出的方法计算费氏评分(FS)：

FS=220+[2×DM(%)-15]-(40×pH)。

1.3.5 综合营养价值评价

全株玉米青贮的综合营养价值采用模糊数学隶属函数法[21]评定，如果测定的指标与全株玉米青贮的营养价值呈正相关，公式如下：

如果二者呈负相关，则用反隶属函数计算，公式如下：

式中：Xi为某一指标的测定值；Xmax和Xmin为各组中该指标的最大值和最小值。

计算各组中所有指标隶属函数值的均值，数值越大则综合营养价值越高。

1.4 统计分析

数据使用Excel 2013进行汇总和整理，使用SAS 9.1软件中的GLM过程进行方差分析和Duncan氏法进行多重比较，结果以最小二乘均值表示。各指标随氯化铵添加量的线性和二次曲线反应使用CONTRAST语句实现。P<0.05为差异显著。

2 结 果

2.1 氯化铵添加量对全株玉米青贮营养成分含量的影响

由表1可知，随氯化铵添加量的增加，发酵45 d时DM含量显著线性增加(P=0.050)；发酵45和90 d时NDF、EE和Ash含量显著线性降低(P<0.05)，而CP含量显著线性增加(P<0.05)。随发酵时间的延长，EE和Ash含量显著增加(P<0.05)。ADF和ADL含量受氯化铵添加量和发酵时间的影响较小，差异不显著(P>0.05)。

表1 氯化铵添加量对全株玉米青贮营养成分含量的影响

2.2 氯化铵添加量对全株玉米青贮碳水化合物组分的影响

由表2可知，随氯化铵添加量的增加，发酵45 d时OA和CA含量显著线性增加(P<0.05)，发酵45 d时CB2显著线性降低(P<0.05)，发酵45和90 d时CB3含量显著线性降低(P<0.05)。CB1和CC含量受氯化铵添加量和发酵时间的影响较小，差异不显著(P>0.05)。氯化铵添加量和发酵时间对CB2含量有显著的交互作用(P<0.05)，随发酵时间的延长，对照组和3 g/kg氯化铵组的CB2含量显著降低(P<0.05)，而6和9 g/kg氯化铵组的CB2含量显著增加(P<0.05)。

表2 氯化铵添加量对全株玉米青贮碳水化合物组分的影响

2.3 氯化铵添加量对全株玉米青贮预测能值的影响

由表3可知，随氯化铵添加量的增加，发酵45 d时TDN含量无显著变化(P>0.05)，而发酵90 d时TDN含量和NEL显著线性增加(P<0.05)。DE、ME、NEm和NEg与TDN含量有相同的变化趋势。TDN和各能值指标受发酵时间的影响较小，差异不显著(P>0.05)。

表3 氯化铵添加量对全株玉米青贮预测能值的影响(干物质基础)

2.4 氯化铵添加量对全株玉米青贮发酵参数的影响

由表4可知，随氯化铵添加量的增加，发酵45 d时pH和发酵90 d时丁酸含量显著线性降低(P<0.05)，而发酵90 d时pH和发酵45 d时乳酸含量显著线性增加(P<0.05)，发酵45和90 d时NH3-N/TN和FS显著线性增加(P<0.05)。随发酵时间的延长，NH3-N/TN显著增加(P<0.05)。氯化铵添加量和发酵时间对pH和FS存在显著的交互作用(P<0.05)，随发酵时间的延长，对照组的pH和FS分别显著降低和增加(P<0.05)，而3个氯化铵添加组的变化与之相反。乙酸和丙酸含量受氯化铵添加量和发酵时间的影响较小，差异不显著(P>0.05)。

表4 氯化铵添加量对全株玉米青贮发酵参数的影响(干物质基础)

2.5 氯化铵添加量对全株玉米青贮综合营养价值的影响

将各组发酵45 d时有显著差异的11个指标和发酵90 d时有显著差异的8个指标进行隶属函数分析，其中DM、CP、EE、WSC、有机酸、乳酸含量和FS为正相关指标，NDF、Ash含量和pH、NH3-N/TN为负相关指标。依据平均隶属函数值进行排序，数值越大则营养价值越高。由表5可知，随氯化铵添加量的增加，发酵45和90 d时全株玉米青贮的综合营养价值不断增加。

表5 氯化铵添加量对全株玉米青贮综合营养价值的影响

3 讨 论

氯化铵在畜牧生产上既可作为反刍动物非蛋白氮类和酸度调节剂类饲料添加剂，又可作为青贮营养性添加剂来改善发酵品质和提升营养价值[22]。在非蛋白氮作为青贮添加剂的研究中，有关尿素及其衍生物的研究较多，而针对氯化铵的研究较少。本研究中，随氯化铵添加量的增加，发酵45 d时DM含量显著增加，与谭树义等[23]和臧艳运等[9]的研究结果一致；而CP含量显著线性增加，主要与氯化铵较高的含氮量(26.2%)有关。本研究中，随氯化铵添加量的增加，NDF含量显著线性增加，而ADF含量无显著变化，因此NDF含量的降低主要由半纤维素引起，其原因可能为氯化铵和水电离出的氢氧根离子能够打破纤维素和木质素之间的醇键和镶嵌结构，致使部分半纤维素发生溶解[24]，杨晓莉等[25]和玉柱等[26]分别在葡萄渣和玉米秸秆青贮中添加0.8%和0.6%的尿素也得到类似的结果。本研究中，随氯化铵添加量的增加以及发酵时间的延长，EE含量显著线性降低，而朱欣等[27]在甘蔗叶梢青贮中添加0.6%的尿素提高了EE含量，王建福等[10]在全株玉米青贮中添加0.5%的尿素对EE含量无显著影响，不同研究所得结果间存在分歧的原因有待进一步研究。TDN含量作为反映有效能值的重要指标，比较全面地综合了青贮饲料的CP、NDF、EE、ADL和Ash含量等指标，其数值越高则青贮饲料的营养价值越高。本研究中，随氯化铵添加量的增加，发酵90 d时TDN含量显著线性增加。因此，添加氯化铵可作为提升全株玉米青贮营养价值的有效手段。

pH和乳酸含量常作为衡量青贮饲料发酵品质的关键指标，pH越低而乳酸含量越高则青贮饲料的发酵品质越高。青贮饲料的pH主要受有机酸产生量和自身缓冲力的影响，一方面是由于氯化铵和尿素为碱性物质，和水电离出的氢氧根离子增加了青贮的缓冲力；另一方面是由于氢氧根离子可以破坏细胞壁结构，致使半纤维素发生降解而为乳酸菌发酵产酸提供更多的底物。目前有关非蛋白氮对青贮饲料pH影响的研究结果存在较大分歧，朱欣等[27]和王建福等[10]分别在甘蔗叶梢和玉米青贮中添加0.6%和0.5%的尿素后显著增加pH。张一为等[28]和和立文[8]分别在草莓渣和花生秧混合青贮和玉米青贮中添加0.2%～0.8%的尿素和0.5%的氯化铵后显著降低了pH。而田汉晨等[29]和王雨琼等[30]分别在皇竹草和玉米秸秆青贮中添加0.6%和4%的尿素后对pH无显著影响。究其原因，除与研究间采用的青贮原料和非蛋白氮种类不同外，还可能与非蛋白氮添加量和发酵时间有关。本研究中，随氯化铵添加量的增加，发酵45 d时pH显著线性降低，与琚泽亮等[31]的结果一致。此外，氯化铵添加量和发酵时间对pH的影响存在显著的交互作用，随发酵时间的延长，对照组的pH显著降低，而3个氯化铵添加组的pH显著增加，其原因可能是发酵前期氯化铵作为氮源，促进了青贮中发酵菌的生长[10]，而发酵后期主要受氯化铵和水电离产生的氢氧根离子的影响[27]。目前有关非蛋白氮对青贮饲料乳酸含量影响的研究结果[26-27，30]较为一致，添加非蛋白氮可显著提升青贮饲料的乳酸含量并且受非蛋白氮种类、添加量和青贮原料的影响较小。NH3-N/TN通常作为反映青贮饲料中蛋白质和氨基酸降解程度的重要指标。本研究中，随氯化铵添加量的增加，NH3-N/TN显著线性增加，与其他研究结果[30-32]类似，主要与氯化铵和水电离出的铵离子有关。此外，Der Bedrosian等[33]发现，随发酵时间的延长，全株玉米青贮的NH3-N含量不断增加，并且不受青贮原料水分含量和玉米品种的影响，与本研究结果一致。其原因是青贮过程中蛋白质的降解是不可避免的，梭菌等有害菌和微生物分泌的蛋白酶均可降解蛋白质[34]。

4 结 论

氯化铵添加量对全株玉米青贮的营养成分、碳水化合物组分、能值和发酵品质均有显著影响，采用隶属函数法进行综合营养价值评价，随氯化铵添加量的增加，发酵45和90 d时全株玉米青贮的综合营养价值均不断提高，氯化铵的推荐添加量为9 g/kg(鲜重基础)。