青贮技术研究与应用现状及问题分析

马雪亭， 廖结安 ， 赵劲飞， 王得伟

（1.塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔 843300；2.新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业工程重点实验室，新疆阿拉尔 843300；3.中国农业大学工学院，北京 100000）

2020 年，国务院办公厅发布了关于促进畜牧业高质量发展的意见（国办发[2020]31 号），2021年，国家林草局退耕办印发《退耕还林还草信息管理办法》，继续做出退耕还林还草相关通知，推动了畜牧业高质量发展。 饲料是畜牧业重要生产资料，其产量、质量直接影响到动物产能情况。当前，我国饲料行业进入产业调整阶段， 饲料市场由数量型向质量型转变，由“散兵游勇”到“集团化”转变（Zhang 等，2021）。 追求高品质、耐存储的饲料产品成为畜牧业追求的目标之一。 青贮饲料是将原料切碎后装入密闭环境，经乳酸菌发酵制成。因其具有营养损失少、受气候影响小、适口性佳、能长期储存等优势，在饲料中脱颖而出（表1），青贮技术也逐渐受到重视（Chen 等，2021）。 我国青贮按原料主要分为玉米高粱秸秆青贮、 禾本科与豆科类牧草青贮、混合青贮等，多以玉米或高粱原料为主（尤其是“粮改饲”政策提出后），至今约占青贮原料75%，其次为禾本科与豆科类牧草，约占青贮原料25%（Ma 等，2017）。

本文结合当前青贮技术发展情况， 较为系统客观地对青贮技术的作用原理、 研究与应用现状进行阐述，指出现阶段该技术存在问题与原因，为其进一步发展提供一定参考。

1 青贮原理

青贮原料切碎后， 附在上面的乳酸菌在厌氧环境下对原料中碳水化合物等进行发酵， 产生大量乳酸， 使发酵环境pH 不断下降， 形成酸性环境。该环境可抑制其他有害杂菌活动，利于继续发酵。 随着乳酸不断累积，酸度越来越强，直至乳酸菌本身活动也被酸性环境抑制， 发酵活动基本停止（Yang，2021）。 具体青贮过程可分为五个阶段（Vaiiulien 等，2020；Holguín，2020；Liang 等，2019；Marques，2019）：

1.1 好氧呼吸阶段 （干物质与营养损失阶段）封窖后微生物（霉菌、腐败菌为主）与植物细胞呼吸（切碎不久的青绿植株中细胞并未死亡）利用青贮中残存空气进行生化反应， 消耗可溶性糖与蛋白质，产生大量热、CO2、H2O、NH3等，导致青贮的干物质、蛋白质与能量损失，并产生霉菌毒素，影响动物生产性能与健康，故该阶段时间越短越好。可通过控制青贮密度、 快速排除空气并密封或喷洒发酵剂等手段缩短好氧呼吸时间， 一般控制在1 ～3 d。

1.2 厌氧微生物竞争期阶段 （乳酸发酵阶段）经前一阶段，青贮内氧气耗尽，好氧微生物停止活动，进入厌氧发酵阶段。此时乳酸菌与丁酸菌两种厌氧菌逐渐成为优势菌群并互相竞争， 竞争结果直接决定发酵成败。 丁酸菌是青贮过程中的有害菌，其适宜生长在水分较高的青贮饲料中，是一种能够将蛋白质分解成NH3或胺类物等腐败恶臭气味物质的一类梭状杆菌，若该菌成为优势菌群，则青贮将形成丁酸发酵，导致营养损失、异味，甚至造成孕畜流产和奶产品抗生素假阳性等安全隐患。 丁酸菌不耐酸，若乳酸菌快速生长，将pH 迅速降低至4.7 以下即可抑制丁酸菌生长， 使乳酸菌逐渐成为优势菌群，顺利进入乳酸积累期。

1.3 乳酸积累阶段 乳酸菌迅速繁殖成为青贮饲料中优势菌群，将可溶性糖转化成大量乳酸、少量乙酸，促使pH 下降。 随着乳酸继续积累，青贮饲料的pH 降低到3.8 左右，乳酸含量达到青贮饲料鲜重的1.5% ～2.0%时， 乳酸菌本身活动也受到抑制，而进入稳定阶段。

1.4 稳定阶段 乳酸菌繁殖生长基本停止后，青贮饲料pH 达到终端， 进入稳定阶段。 如青贮窖（或其他密封结构）密封理想，微生物几乎不再活动，养分不再损失。

1.5 开窖好氧阶段 空气在开窖后进入青贮中，青贮残留与外界侵入的霉菌、 腐败菌再次繁殖活动，造成二次发酵，导致青贮干物质、蛋白质和能量再次损失，并产生霉菌毒素。

由青贮原理可知， 制出高品质青贮饲料须具备三要素：厌氧环境、足够乳酸菌、可溶性碳水化合物。 故青贮过程需对原料压实、密封，以抑制好氧菌生长，而利于乳酸菌繁殖发酵。为给乳酸菌创造更好环境，须保证充足的可溶性糖与氮源，以满足乳酸菌繁殖与活动需求，促使其产生大量乳酸。

2 青贮技术研究与应用

2.1 青贮原料研究 目前，我国青贮原料以玉米秸秆与高粱秸秆为主， 其余主要为豆科和禾本科牧草。随着退耕还林还草政策持续实施，牧草种植面积逐年增加（王建强，2019；张霞，2019）。青贮按原料组成可大致划分为牧草青贮、 玉米青贮与混合青贮。

2.1.1 牧草青贮 青贮用牧草常为禾本科或豆科植被。 牧草在收获后其含水量达到70%以上，明显高于青贮要求水平，若直接青贮，会导致营养物质渗出流失，适口性变差。 研究表明，牧草在收获后直接青贮与经晾晒后青贮相比， 牲畜对其干物质采食量降低，生产性能下降（柯文灿，2021；张心钊，2021；冯骁骋，2014），故需适当干燥。

为提高晾晒质量， 牧草在收获时应选择合适的成熟期刈割， 禾本科与豆科类牧草分别在抽穗期、孕蕾及初花期刈割青贮较好，此时营养成分相对较高。同时避免露水期或雨后收获。收获时应切短，多数青贮用禾本科/豆科牧草在青贮前经过适当干燥，可在收割后田间晾晒（必要时配套专用摊晒机）， 将含水量降至约65%（邵新庆，2021；Araújo 等，2020）。

2.1.2 玉米青贮 玉米青贮是在玉米乳熟后期收割，将茎叶与玉米穗整株切碎青贮，可最大程度贮存蛋白、 碳水化合物与维生素等。 玉米秸秆青贮后，其干物质中含粗蛋白质约8%，碳水化合物约13%。为避免养分流失，收获后玉米秸秆应尽快青贮，超过3/4 的叶片干枯视为青黄秸秆，含水量低于青贮所需水平，青贮时每100 kg 需加5 ～15 kg水（范玥，2021；董世界，2021；唐贵，2021）。

秸秆在收获后含水量一般低于30%（徐田军等，2020；田宜水等，2011），密闭青贮窖要求的含水量为40% ～45%，故制作玉米秸秆青贮一般不需干燥， 有时需额外添水， 以保证乳酸正常发酵（沈东珍，2018）。用于青贮的原料要求含糖不得低于2.0%，否则不能满足乳酸菌生长繁殖需要。 青贮玉米糖分在4%以上， 无需额外添加含糖物质（郑洪梅，2015），但有时为增加青贮制作成功率与品质，在秸秆中添加适量粉状谷物（通常为1 t 添加约25 kg 玉米粉），避免用于发酵的碳水化合物含量不足（刘东华，2013）。

玉米青贮与禾本科/豆科牧草青贮各有不同特点。 玉米青贮单位面积产量、 适口性优于后者（Gomes 等，2021；滕道明等，2020）；牧草青贮TDN含量是玉米秸秆青贮的90%， 在每吨添加约70 kg 谷物后TDN 含量基本与玉米秸秆青贮相等；牧草青贮蛋白质与胡萝卜素含量更高， 故饲喂牧草青贮时额外的蛋白质补充量需求较低或不需补充。 此外，在寒冷与要求生长期较短的地区，禾本科/豆科牧草青贮更为合适（寇江涛等，2021；毛翠等，2020；刘月等，2019；Krüger 等，2020）。

2.1.3 混合青贮 青贮原料种类繁多，干物质、水分、碳水化合物等含量各异，结合具体情况，将两种或两种以上青贮原料进行混合青贮，取长补短，使原料水分含量尽快合理，减少使用添加剂，一定程度可缩短青贮工艺过程，均衡营养，提高青贮质量（王芬等，2021；张磊等，2021）。通常可将玉米秸秆为代表的高糖类青贮原料与以禾本科/豆科牧草为代表的低糖类青贮原料搭配制作青贮饲料，或将豆科牧草与禾本科牧草混合青贮， 也有将干草与牧草或秸秆进行混合青贮， 提高青贮成功率（王啸林等，2021； 谢 华德等，2021；Santana 等，2020）。 郭晖（2021）以高丹草、紫花苜蓿单一青贮为对照组，设置高丹草与紫花苜蓿比例分别为6：4、5：5、4：6 三种，对其感官、营养与发酵品质进行评定。 结果表明混合青贮可解决紫花苜蓿草不易青贮和高丹草青贮蛋白质含量低、酸度大的问题，营养更均衡，60%高丹草+40%紫花苜蓿混合青贮品质最优。 Zeng 等（2020）研究了玉米与大豆混合青贮后的发酵质量与微生物群落特性， 表明混合青贮与单一大豆青贮相比，乳酸含量更高，与单一玉米青贮相比，氨氮含量降低，整体发酵质量得以提高。 卢月等（2020）研究了稻草与尾菜混合青贮对羊肉品质的影响， 表明混贮饲喂的羊肌纤维直径显著低于对照组，肌纤维密度高于对照组，肌肉组织更细致， 稻草与尾菜混贮可提高育肥湖羊的细嫩度。

另有研究者将可混合青贮作物直接种植在一起（赵继丽等，2019）。如玉米和大豆、粟和苏丹草。然而， 这种混合种植的最大困难是不同作物不能同步达到最佳青贮收割时间、 最大的生物总产量和营养物质产量。

综上所述，此篇文章分析小麦高产技术要点，伴随着城镇化进程的加快，耕地面积逐渐减少，但小麦需求量在不断上升，这就需要使用先进种植技术，在稳定小麦种植面积的情况上，要不断提升小麦质量和产量，希望可以对小麦质量和产量提供学习作用。

2.2 青贮制备技术研究 当前，青贮工艺主要分为三大类，分别是窖（塔）贮、包贮、堆贮（闵令强等，2018；杜珠梅等，2017），其中以窖（塔）贮居多，包贮是近几年逐渐兴起的青贮工艺， 堆贮因其制备过程稳定性差，应用较少。 青贮时，需将青贮原料粉碎，粉碎长度一般为1.5 ～2 cm，便于压紧压实，确保厌氧环境的形成，同时利于提高发酵效率（Rodríguez 等，2020；王云洲等，2020）。

2.2.1 窖（塔）贮技术 窖贮是现阶段最常见、技术相对成熟的青贮方式（赵雪娇等，2019；韩淑敏等，2018）。 将收割并粉碎的青贮原料控制到适宜含水量后装窖，压实、密封，进行厌氧发酵。 其中，压实与密封是青贮工艺的关键， 确保发酵期间处在良好厌氧环境（吴景刚等，2006）。不同原料的青贮时间有所不同，通常在21 ～30 d。取用时，从上到下分层取用，不可掏洞取草，取后及时密封，以免二次发酵。 青贮窖一次性投资较大， 但经久耐用， 可用来长期制作青贮饲料。 据其所处位置分地下式、半地下式与地上式，据其形状又分长方形窖和圆形窖，大中型企业以长方形窖居多。在地下水位较低处可建地下式青贮窖， 在地下水位较高处可建半地下式或地上式青贮窖（塔）。 青贮窖具体尺寸尚无统一标准，可根据所养牲畜数量、饲喂期等灵活设计（Jia，2017）。 青贮窖壁须平整光滑，底面与侧壁用水泥抹面或用塑料薄膜铺面， 以免渗水漏气，且利于饲草装填压实。 装窖时，青贮原料装满后，继续装至高出青贮窖边沿50 ～80 cm，用塑料薄膜封盖， 再盖1 ～2 层草包片、 草席等物，最后用泥土压实，泥土厚度30 ～40 cm，并拍打密实，整个窖顶隆起呈馒头状。 窖贮时，随乳酸菌发酵进展，部分水分流失，原料间隙减小，致使原料连同压制原料的土层下沉， 土层可能出现裂缝，应及时覆土处理，否则会破坏厌氧环境，如遇雨天，雨水还会从缝隙渗入，导致青贮失败（王美芝等，2007）。

2.2.2 包贮技术 包贮通常是利用打捆、 包膜等机械设备完成青贮工艺的方法， 是在传统青贮技术基础上研发的一种新型青贮技术。 先将粉碎好的青贮原料用打捆机进行高密度压实打捆， 后经裹包机将其包裹，从而创造出厌氧发酵环境（刘玥含等，2021）。该青贮方式被欧洲各国、美国和日本等发达国家广泛使用， 在我国部分地区也已尝试使用（付东青等，2021；Niyigena 等，2021；Han 等，2020）。与窖贮类似，包贮具有干物质损失小、可长期保存、适口性好等优点（范金星等，2019）。

此外，包贮方式不受时间地点限制，在室内发酵不受天气限制。制备成功使用时，可整包拆开饲喂，基本不存在二次发酵的现象。但包贮也存在自身不足：包装易损坏，一旦包装受损，其他有害杂菌就会大量繁殖， 使青贮料变质发霉 （Deng 等，2019）；所制草捆密度控制技术不成熟，密度过低会出现发酵不良甚至失败情况（周天荣等，2020）；缺乏相关一体机设备，效率有待提高。

2.2.3 堆贮技术 堆贮即直接将处理好的碎青贮原料堆在地面上，铺上薄膜、草苫子等覆盖物，压实发酵。该青贮方式适用于养殖规模较小的农户，其特点是使用期较短，成本低，一次性劳动量投入较小，但可靠性较差，易受鼠虫等损害，且压实密度较难控制，使用相对较少（孙文博等，2017）。

3 青贮技术存在问题与对策

然而， 现有铲抱式捡拾机械仅适用于圆形草捆，且不具备码垛功能，加之草捆尺寸未形成统一标准（表2），进行全面推广仍存在较大难度。 受限于青贮捡拾机多为铲抱式， 青贮包膜机多针对圆捆，相对其他农机种类研究较少，尤其在草捆密度控制方面鲜见细致研究（段珍等，2018）。张海滨等（2019）设计了一款悬挂式青贮圆捆包膜机，主要由悬挂架、夹抱机构、工作台、拉伸膜供膜机构、夹膜切膜机构、液压系统和电控系统等组成，可为青贮原料的圆草捆进行缠膜打包， 但不具备控制草捆密度功能。

为确保青贮顺利进行， 在该工艺中需获取相关品质参数，众多学者对此做了一定研究。王彦平等（2021）应用高效液相色谱法对青贮中乳酸、乙酸和丙酸含量测定进行了研究。通过对色谱柱、流动相、流速及样品处理条件进行优化，建立了一种应用HPLC 法同时测定青贮饲料桑中乳酸、 乙酸和丙酸含量的方法，表明乳酸、乙酸和丙酸在一定浓度下具有良好的线性关系，且相关系数R2均大于0.999，加标回收率为98.35% ～104.24%，标准品中回收率和精密度试验相对标准偏差（RSD）为0.01% ～0.58%，表明该方法准确性较好。 王帅等（2021） 采用RTX-5 和wondacap-1 色谱柱分离，建立了青贮玉米中4 类农药残留的气相色谱检测方法，该方法适用于青贮玉米中杀虫剂、杀菌剂、除草剂、杀螨剂4 类农药残留的检测。但多数通过理化检测手段在实验室完成，效率低下，不适合现场批量快速检测（李宇宇等，2021）。

近几年，也有研究者尝试用光谱成像技术对青贮检测，并获得一定成果。 Zhang 等（2019）结合烘箱加热法，基于高光谱成像技术对青贮玉米原料含水率进行检测研究，提出基于改进型离散粒子群算法的特征波段优选方法， 并利用相关系数分析法、DBPSO 和MDBPSO 法提取原料含水率高光谱特征变量，基于全波段反射光谱和特征波段反射光谱建立青贮玉米原料含水率预测模型。以光谱技术为代表的无损检测虽然便捷、快速，但准确度仍有待提高，特征波段提取、模型建立等相关理论技术需继续深入研究。另外，现有光谱设备价格昂贵，专用于青贮饲料检测的便携光谱设备亟待研制。

3.2 青贮工艺条件方面 根据青贮技术相关理论，青贮原料应清洁无杂质、温度与含水量均符合青贮要求。 但实际实施过程中，由于设备本身局限性，较难以理想条件贯穿整个青贮过程。 如收割粉碎过程中难免混入灰尘、土壤，导致有害杂菌增多，产生霉变等不良现象，影响青贮效果与适口性。 现有解决方式主要为控制留茬高度，收获时留茬不可过低，一般为15~20 cm。如遇土壤混入明显，可适当添加乳酸菌改善（孙娟娟等，2021）（表3）。

表3 青贮49 d 苜蓿青贮饲料干物质含量和营养成分

青贮技术较其他饲料制备技术对人的要求高，需经系统培训学习方可制备，制备过程存在一定风险（如腐败变霉、丁酸发酵等）。 此外，青贮饲料含有较多有机酸，有轻泻作用，长期大量饲喂可造成牲畜瘤胃酸过多甚至瘤胃酸中毒， 进而影响牲畜消化与健康（Wang 等，2020；Zhao 等，2019）。尤其是怀孕牲畜大量采食后，可能出现流产、早产及产弱犊等现象（郭文等，2017；冀凤杰等，2015）。同时， 酸度过大也会影响种畜精液品质（吕宗浩等，2021；陈斌玺等，2012）。

目前有效解决办法是在青贮饲料中根据实际情况添加适量缓冲剂（付薇等，2021； 琚泽亮等，2016；许万祥，1997）。不同发酵乳酸菌剂及组合添加剂均可不同程度改善青贮发酵品质， 要针对实际情况确定最佳乳酸菌剂及组合添加剂。 当前青贮过程各条件（包括添加剂配置）影响机理仍不成熟， 需进一步探究， 最终需达到根据不同青贮原料、环境及用途确定最佳青贮条件，并配合相关机械装备与在线实时监测系统， 力求在整个青贮过程中持续最佳状态，生产出高品质青贮饲料。

3.3 青贮品质评价 青贮饲料品质评价体系缺乏，检测手段落后。目前对青贮效果的综合评价主要以发酵指标、营养价值指标、饲用指标或采用隶属函数法进行评价， 未形成针对青贮工艺本身的综合评价指标（王亚芳等，2020；王旭哲等，2018），在实践中多为酸度、气味、颜色相结合的检测方法（张养东等，2016），由于缺乏便携式定量或定性检测设备，气味、颜色主要靠人的感官评价，可靠性差，误差较大。而理化指标检测多用于实验室科学研究，检测繁琐，效率低下。 同时各地方或企业评价细化标准不统一，增加了品质互认难度。表4 为部分地区常用的青贮饲料品质综合评价标准。

表4 青贮饲料品质综合评定标准

4 结论

青贮技术是一种发展潜力较大的制备饲料技术，在我国逐渐稳步成熟与推广。该技术制备的青贮饲料具有营养损失少、适口性佳、易消化吸收、耐储存等特点，增加了农民综合效益，受到养殖业广泛认可。该技术既提高了畜牧业综合效益，同时也带动了其他相关行业（如青贮配套机械、检测设备等）发展。 然而该技术在我国尚处起步阶段，在发展过程中暴露出诸多问题尚待解决：（1）青贮配套机械匮乏，效率低下，尤其是新兴的包贮技术，现有机械存在压实密度较难控制、包膜易损坏、一体机缺乏等不足， 一定程度上影响了该技术的推广应用；（2）青贮发酵机理、添加剂配制依据与方法等理论较粗糙， 加上当前原料洁净度不高而混入杂菌影响青贮，造成失败率提高；（3）评价系统不完善，青贮过程中基本靠感官判断，可靠性差，应研制便携式、高效、精准检测设备，实时监测青贮过程关键参数，确保青贮成功。