我國青貯玉米生產與加工研究進展

　　摘要：我國 2015年啟動“糧改飼”試點計劃后，青貯玉米生產發展明顯加快，但在實際生產中仍存在產量低、品質不合格、青貯霉變等問題，限制了青貯玉米生產和加工的進一步發展。筆者綜述了近年來我國在青貯玉米高產栽培和青貯飼料加工方面的技術進展，提出了促進青貯玉米生產和加工的建議，主要包括：(1)根據氣候和種植條件選擇品種;(2)根據品種特性制定種植密度;(3)適當早播延長生育期;(4)優化肥水運籌;(5)優化青貯過程，適當添加乳酸菌和化學物質，提升青貯品質，延長穩定性;選擇阻氧能力強的青貯裝置，避免變質;大規模生產密度不超過600kg/m3，維持青貯品質;(6)構建種植 -加工全程機械化生產體系。

　　關鍵詞：糧改飼;青貯玉米;生產加工;高產栽培;青貯品質;機械化

　　錢寅森; 武啟迪; 季中亞; 施雨; 朱廣龍; 周桂生， 江蘇農業科學 發表時間：2021-11-25

　　青貯玉米是一種在乳熟期至蠟熟期間收獲，可直接青貯成飼料的玉米種類。近年來，我國畜牧業發展迅速，青貯玉米種植快速發展，在較大程度上緩解了畜牧業對于飼料巨大的需求。與傳統的玉米相比，青貯玉米植株高大，莖葉粗纖維含量低，含糖量豐富，含有優質蛋白質，營養價值高。100kg玉米籽粒的飼用價值相當于 120kg燕麥、120kg高粱或 130kg大麥[1]。玉米青貯后營養價值更高，且秸稈得到充分利用，避免了秸稈燃燒帶來的大氣污染。與種植普通粒用玉米相比，種植青貯玉米經濟效益更高。如廣西壯族自治區農民種植青貯玉米能比粒用玉米增收約 270元/667m2，增收比例達到17.65%[2]。我國在 2015年啟動“糧改飼試點”計劃，青貯玉米生產發展明顯加快，某些地區推出了種植補貼等鼓勵和促進措施。在國家政策不斷推行、地方大力推廣種植加強補貼的條件下，種青貯玉米如何獲得最高產?收獲后做飼料營養價值如何最大化?這 2個問題也就顯得更加重要。鑒于此，本文在綜述前人青貯玉米高產栽培技術及加工技術方面的研究進展基礎上，提出進一步促進青貯玉米生產和加工的建議，為青貯玉米高質量發展提供參考。

　　1 我國青貯玉米生產現狀

　　2015年前，我國青貯玉米種植面積相對較少，一般穩定在 20萬 ～30萬 hm2。我國在 2015年啟動 “糧改飼試點”計劃，青貯玉米推廣種植速度加快，試點種植面積在 2016年增加到 40.9萬 hm2，2017年為 66.6萬 hm2，2019年達到 100萬 hm2[3]。我國在青貯玉米品種審定上也逐步完善了標準，2011年國家 發 布 了 青 貯 玉 米 分 級 標 準 (GB/T25882-2010)，2016年通過了青貯玉米關于生物產量、抗倒性、抗病性的審定標準。與發達國家相比，我國青貯玉米品種在產量和品質上旗鼓相當，我國推廣種植的品種干物質含量及淀粉含量已達到或接近發達國家的水平[4]，且春播青貯玉米的產量略高于發達國家。但在種植面積上我國與發達國家存在較大差距，美國和歐洲青貯玉米種植面積分別達到 266.67萬 hm2 和 613.33萬 hm2，歐洲青貯玉米種植面積占了玉米總面積的42%，而我國僅為 4%[5]。

　　2 青貯玉米高產栽培技術

　　品種、光照、溫度、養分、水分是影響作物生長和產量的關鍵因子。青貯玉米實現高產需要協調好各關鍵生長因子間的關系和作用。適宜的品種是獲得高產的基礎和前提。播種期不同，青貯玉米生長過程的溫、光、水、氣條件就會差異很大。那么播期與產量之間的關系如何?種植密度會影響光能利用和養分的效率，從而影響植株的光合作用。究竟什么樣的種植密度既充分利用光能和地力，又能實現高產，不同生育期的青貯玉米對養分需求存在差異。何時需要補充養分和水分才能有利于生長，上述問題都是近些年研究的重點。

　　2.1 品種

　　青貯玉米在播種后順利出苗是高產豐收的基礎，播種前選擇合適的品種則是關鍵。應根據當地氣候條件與積溫選擇與生育期匹配的品種，還應根據青貯需要選擇抗倒伏能力強的品種。青貯玉米一旦發生倒伏會沾染更多的雜菌，青貯時的發酵水平難以控制，質量無法保證[6]。降水量也是選種的前提，雨水充足則選擇中早熟品種，常年干旱則選擇抗旱能力強的品種[7]。為了避免田間病蟲害侵染種子，盡量選擇帶包衣的種子。

　　2.2 播種期

　　播種時間的不同改變的是青貯玉米生長過程中光照、溫度、水分等因子，從而對青貯玉米的產量產生影響。由于經緯度的差異，各地區積溫、光照、降水量不同，不同地區的播期存在一定差異，但播期對產量的影響呈現一定的規律性。張翼飛等認為，播期過晚會導致生育期縮短，植株矮小，產量變低，在松嫩平原西部上青貯玉米適宜的播期應為 5月中上旬[8]。趙先麗等研究發現，春播玉米生育期會隨播種時間推遲而縮短，每推遲播種 1d，生育期平均減少 0.39d[9]。不同播期研究結果，營養生長期相比生殖生長期縮短的天數更多。同時播期對青貯玉米干物質有明顯影響，早播玉米干物質積累速度快持續時間長，晚播玉米生育進程縮短，干物質積累速率減弱[10]。所以適當早播可以延長青貯玉米營養生長時間，同時增加株高提高整體產量。劉勇等在比較播期對于青貯玉米的病害影響時發現，在四川盆地晚播(5月 10日)的青貯玉米相對于早播(4月 4日)和中播(4月 22日)更易于患銹病和大小斑病，在綜合病害發生情況與產量水平后認為，中播(4月 22日)青貯玉米更適合四川地區栽培生產[11]。

　　綜合前人研究，青貯玉米適期早播可以延長生育期，延長營養生長時間，對青貯玉米產量的提升有很大幫助。同時早播青貯玉米可以避開夏季高溫多雨的天氣，減少病蟲害的發生在一定程度上可以提高產量。對于條件限制只能晚播的青貯玉米，在播后應當加強田間管理生育后期進行追肥和調節灌溉，延緩葉片衰老，增加光合產物積累。

　　2.3 種植密度

　　種植密度通過改變青貯玉米生長過程中的光照、水分和養分等條件，影響植株生長發育，從而影響青貯玉米的產量。密度的增加使得單位面積青貯玉米生物產量增加，從而提高了總體產量，但會明顯降低飼用品質[12]。在合理密植條件下，青貯玉米才能同時獲得較高的生物產量和品質。在生育前期，密度會影響青貯玉米的株高，密度越大，株高越高。在生育后期，密度對株高的影響不顯著，但高密度種植會對莖粗產生顯著影響，密度越大莖粗直徑越小[13]。莊克章等研究表明，隨著種植密度的提高，雅玉 8號和登海 605產量和子粒產量均先升高后降低，在山東省臨沂地區推薦的種植密度為75000株/hm2[14]。賈夢楊等認為，青貯玉米產量隨著密度的上升先增大后減小，在冀西北地區適應推廣的密度為 79500萬株/hm2[15]。密度的選擇不僅由種植地區的生長環境決定，品種之間的差異也是影響產量的關鍵因素。于德花等在不同密度條件下對雅玉青貯 8號、京科青貯 516、黎民 5183個品種進行比較，發現京科青貯 516邊行優勢強，但耐密程度顯著低于其他品種，同時密度過大會導致玉米穗禿尖長度增加，果穗的穗長、穗粗、穗行數、行粒數逐漸減少[16]。總之，對于不同地區光照和水分條件不同，品種間的耐密程度存在一定差別，適宜的種植密度才能使得青貯玉米產量最大。在有條件的前提下，須針對不同地區和品種進行試驗以確定適宜種植密度。

　　2.4 肥料運籌

　　青貯玉米需肥較多，合理的肥料運籌不僅有利于獲得高產，同時還能提升品質。相關研究表明，氮肥 在 青 貯 玉 米 生 育 過 程 中 平 均 增 產 幅 度 為281%，磷肥為 25.3%，鉀肥為 18.1%[17]。氮肥增產效率最高，增施氮肥也是青貯玉米追肥中最常使用的措施。除增加營養外，合理施氮還能顯著提高土壤微生物數量、酶活性[18]。張佳闊等研究發現，施氮量的增加使得青貯玉米株高、莖粗和 SPAD值也隨之增加，LAI基本不變，產量會隨著施氮量的增加而上升，但達到產量極限后再增施氮肥會導致產量的下降[19]。徐艷霞等在鹽堿地的試驗也得出類似結論，青貯玉米產量隨施氮量的增加呈先上升后下降的趨勢，產量最大的氮肥施用量在品種間會存在差異[20]。但王佳等研究認為，增施氮肥并不能在拔節期與大喇叭口期提升青貯玉米的生物產量，施氮主要是在生育后期促進玉米生長和干物質的積累，追肥后的產量較不追肥明顯升高[13]。單一施用氮肥并不能全面促進產量的提升，不同肥料的配合施用往往能得到較大的效益。王海燕等通過比較不同的施肥類型后認為，有機肥與化肥配合施用可以延長青貯玉米葉片光合功能期，促進群體干物質的積累，從而增加產量[21]。候云鵬等研究表明，在一定氮肥、鉀肥施用基礎上，增施磷肥可提高玉米產量，同時促進籽粒對于氮鉀元素的吸收，但玉米產量不會隨著施磷水平的提高持續增產[22]。

　　地區不同，土壤肥力也就不同，施肥方式應做到因地制宜。青貯玉米基肥可以通過多種肥料配合施用也可以施專用玉米復合肥，在拔節期，大喇叭口期，吐絲期追施氮肥，可很大程度提高青貯玉米的產量[23]。同時對于氮肥的使用要求在合理層面，過量的氮肥會造成青貯玉米群體營養失衡，應當在促進產量上升的基礎上結合經濟效益合理施用，達到少施肥獲高產的水平。

　　2.5 水分管理

　　單寧等在比較土壤水、肥、熱 3因素對青貯玉米株高、光合作用和產量的的作用后，認為灌溉量的影響效果會大于肥料和溫度[24]。董越也得出類似結論，認為灌水才是影響株高和莖粗的主要因素，其次才是氮肥[25]。由此可見灌溉水平也是決定產量的重要因素之一。適量灌溉能夠顯著提高青貯玉米的全株氮素吸收量，提高氮素利用效率，但玉米植株并非每個時期都對水分都有迫切需求。Jia等對于西北半干旱區的研究表明，青貯玉米在 11葉前需水較少，此時水分虧缺甚至能夠促進植株根系伸長，減少倒伏，為高產打下基礎[26]。而在大喇叭口期增加灌溉量能增加青貯玉米株高和干物質量[27]。董姍等認為，在散粉期和灌漿期進行 2次灌溉可顯著提高玉米鮮干草產量[28]。適量節水會增加莖粗，但過度節水灌溉會顯著影響產量[29]。

　　綜合前人研究[30-32]，在青貯玉米播種至出苗間適當減少水分灌溉，可以促進根系發育，增加根冠比減少后期發生倒伏，在生育后期如大喇叭口期、灌漿期應適當增加灌溉。

　　3 青貯品質優化研究

　　在青貯玉米生育期達到乳熟末期后可以進行收獲，成批的青貯玉米在收獲后如何儲存成為一個難題。如若直接進行堆放保存玉米秸稈飼用品質會明顯下降，營養價值也會流失。通常情況下，人們會進行青貯加工保存，這樣不僅保持了莖葉鮮嫩多汁，而且發酵后產生的乳酸等物質還能增強飼料適口性，提高營養價值。在發酵過程中如何減少好氧細菌和霉菌繁殖、增加益生菌從而提高品質和營養價值，在青貯結束后如何延長飼料保存時間成為近年來的研究重點。

　　3.1 收獲期和刈割高度對青貯品質和營養影響

　　適宜的收獲期是決定青貯玉米最大產量和最佳品質的關鍵。王麗學等研究認為，收獲期延長導致青貯 玉 米 干 物 質 含 量 及 淀 粉、中 性 洗 滌 纖 維(neutraldetergentfiber，簡稱 NDF)和酸性洗滌纖維(aciddetergentfiber，簡稱 ADF)含量顯著增加，但粗蛋白含量會降低[33]。邵春雷等研究也得出了相同結論，認為青貯玉米在達到乳熟期后，隨著收獲時間推遲，NDF和 ADF的含量逐漸增加，粗蛋白含量在乳熟中后期最高在蠟熟期最低[34]。所以，適宜的收獲期應在乳熟中后期，蠟熟期之前。刈割高度也會對青貯玉米產量和品質產生影響。過低的刈割高度會夾雜泥土，青貯時影響品質，而過高又會降低產量。前人研究認為，刈割高度的增加明顯降低了青貯玉米中 NDF和 ADF的含量[33]，王文才等認為，不同留茬高度對玉米青貯飼料的養分含量影響不顯著[35]。這種差異性可能是由不同專用品種引起的。但過高的刈割高度會導致產量下降效益降低，在綜合考慮產量和經濟效益的基礎上刈割高度應在 15～25cm為好。

　　3.2 添加劑對青貯品質和營養成分影響

　　3.2.1 乳酸菌 青貯飼料的發酵是一個多種微生物參與的復雜過程。在無氧的條件下，厭氧乳酸菌會大量繁殖，使得 pH值維持在弱酸性，從而避免了青貯飼料的變質問題。同時乳酸菌還能分解糖分，改善青貯品質[36]。青貯發酵前期基本以同型發酵為主，后期以異型發酵為主。韋方鴻等在對于同型和異型乳酸菌作為青貯玉米發酵劑的研究中發現，雖然 2種發酵劑均能改善青貯品質，但同型乳酸菌改善效果顯著優于異型乳酸菌[37]。同型發酵乳酸菌的有氧穩定性卻不如異型發酵乳酸菌，但復合接種異型與同型發酵乳酸菌能減少青貯過程中的腐敗[38]。張適等比較了 7種不同乳酸菌對青貯品質的影響，認為副干酪乳桿菌 F2-6和布氏乳桿菌B2-2能夠顯著降低 NDF含量，更適合作為內蒙古東部玉米青貯發酵的乳酸菌接種劑[39]。在選定好發酵乳酸菌類型后，發酵過程中乳酸菌的添加量也是決定青貯品質的重要因素。張相倫等比較了 4種不同乳酸菌數對青貯發酵影響，發現不同的乳酸菌數量對于青貯后色澤氣味等感官指標均無差別，但乳酸菌添加量的增加能夠顯著減少霉菌數量，提高粗蛋白(crudeprotein，簡稱 CP)、NDF，降 低 水 溶 性 碳 水 化 合 物 (watersolublecarbohydrate，簡稱 WSC)含量[40]。毛翠等也得出類似結論，認為在青貯發酵 45d時，CP含量會隨乳酸菌數量的增加呈現線性上升趨勢，作為發酵底物的WSC則會顯著降低[41]。但乳酸菌的數量只能在適量的范圍進行添加，過多的添加量并不會持續對品質提升產生影響。

　　3.2.2 酶制劑 纖維素酶是青貯過程中最常添加的酶制劑，其對玉米秸稈中的纖維有明顯降解作用。趙政等研究發現，在青貯過程中添加 0.3%的纖維素酶能夠使腐敗率降低 1.4%，同時提高青貯品質[42]。陳明等在發酵過程中添加淀粉酶和糖化酶，發現淀粉酶顯著提高了乳酸菌含量及乙酸和丙酸濃度，而糖化酶對品質則無影響[43]。劉輝等在玉米秸稈青貯中添加布氏乳桿菌和纖維素酶后，發現氨態氮(ammonianitrogen，簡稱 NH3-N)、NDF和ADF含量顯著降低，并且混合添加的效果要優于單一添加[44]。毛建紅等從微觀結構方面解釋了復合酶制劑提升品質的機制，由 FTIR圖譜發現，酶制劑的添加在發酵過程破壞了 -OH、-CH、C=O基團，特征官能團的吸收峰明顯減弱，表明青貯過程中玉米秸稈中的纖維素、木質素等發生了改變或被酶制劑降 解，降 低 青 貯 中 NH3-N、NDF、ADF 的含量[45]。

　　3.2.3 化學物質 研究表明，青貯過程中添加乙酸可以有 效 提 高 有 氧 穩 定 性，延 長 飼 料 的 保 存 時間[46]。袁仕改等認為，全株玉米青貯的發酵品質已經夠好，添加乳酸菌反而會消耗部分能量，對品質改善效果不明顯，而丙酸的使用能抑制不良微生物，同時使得有氧穩定性得到提升[47]。Santos等認為，添加尿素青貯后的飼料干物質回收率明顯升高，甚至尿素還可能存在抗微生物的作用[48]。減少了青貯過程的損失，提高了玉米青貯飼料的營養價值和有氧穩定性。此外，化學添加劑如甲酸、乙酸、丙酸、尿素的使用并不會直接對品質產生影響，但其能明顯提高青貯后飼料的有氧穩定性，延長了飼料的使用時限。

　　3.3 加工方式對青貯品質和營養成分影響

　　全程機械化的操作在發達國家得到廣泛應用。全株玉米青貯飼料可以通過安裝在飼料收割機上的谷物處理器、回收篩或固定的輥磨機進行機械加工。機械化加工可以改善青貯特性，減少青貯過程中的干物質損失，并降低由玉米籽粒破碎和玉米秸稈剪切而造成的淀粉和纖維流失。利用機械加工的玉米青貯飼料喂養奶牛，牛奶產量提高 0.2至20kg/d，且牛奶蛋白質產量會持續提高[49]。與去穗玉米青貯效果相比，全株玉米青貯的優勢表現在更高的 CP含量和較低的 NDF、ADF含量。由于全株青貯的飼料中含有籽粒，喂養肉牛能比去穗玉米青貯飼料增加 10%的產量[50]。因此，在生產中應大力推廣全株青貯技術。加工制作環境通過影響密封性和阻氧能力從而促進厭氧發酵，營造較低的 pH值發酵環境，干預發酵過程中好氧細菌的繁殖。王旭哲等利用發酵罐生產青貯飼料的研究中發現，隨著緊實度的增大，青貯品質也會隨之提升，但過大的緊實度不會使品質繼續上升。緊實度 600kg/m3為青貯玉米最適宜的發酵密度，此密度下氨態氮在總氮中水平低代表發酵品質好，同時有氧穩定性也最優[51]。不同加工的切割技術在青貯中對品質也有不同影響，程光名等對青貯加工揉切成條狀和切割成塊狀結構進行了比較，認為二者對青貯品質和營養價值的影響相差不大，但整體上切割組青貯后粗蛋白質含量要略高[52]。程銀華等比較了縱向拉絲、揉搓技術與傳統橫向鍘切秸稈對發酵品質和菌落數的影響，認為秸稈揉絲微貯技術在整個發酵過程中的 pH值始終低于傳統橫向鍘切，乳酸菌數量也始終高于橫向鍘切，這是因為揉絲微貯飼料中加入了秸稈生物貯料調制劑，增加了分解纖維的菌落數，降低了 pH值抑制霉菌的發展[53]。在進行小規模青貯發酵生產時，不同的青貯袋也能對發酵品質產生很大的影響，EVOH類型的青貯袋具有較好的阻氧能力，能為乳酸菌 的 發 酵 提 供 良 好 環 境，發 酵 品 質 也 由 此提升[54]。

　　機械化的加工方式不僅使得收獲便利，還能增加青貯后的營養品質。機械化的流程應得到大力推廣使用，同時應進行推廣全株玉米青貯的加工方式來最大程度提高品質。在進行青貯時應選擇密封能力強的青貯袋，在青貯窯封窯時，應使用阻氧能力強的材料，營造低氧環境促進青貯發酵。

　　4 結論與展望

　　已有研究表明，品種、播期、密度、肥料、水分均對青貯玉米產量產生影響，但總體趨勢存在規律性。應根據當地生態條件、產量和品質需求選擇適宜品種。播種期的推遲會影響生育進程，導致減產，建議適期早播以延長生育期，減少病害。密度和肥料施用對產量影響的表現均是先上升后下降，二者組合后對產量可產生 1+1>2的效果，但由于田間試驗存在多種變數和誤差，在未來仍需開展研究。施肥模式為基肥加追肥，追肥施用氮肥即可，推薦在拔節期，大喇叭口期，吐絲期追肥。水分灌溉應在苗期至拔節期減少，通過發展強壯根系減少倒伏，在生育后期合理灌水增加產量。青貯玉米的收獲時間應選擇在乳熟期中后期，在青貯前秸稈含水量應維持在 60% ～75%，同時推廣機械化切割流程和全株青貯加工技術，最大程度保存品質。乳酸菌如布氏乳桿菌，酶制劑如纖維素酶和化學物質如丙酸等，可以作為青貯添加劑進行參考，在改善青貯品質的同時還能延長青貯后飼料保存時間。進行青貯發酵時盡可能選用密封能力強的裝置，抑制青貯中好氧細菌繁殖，在大規模生產制作中密度盡量不超過 600kg/m3。

　　應構建青貯玉米種植、加工一體化的生產流程，實現高產栽培技術和優質青貯加工技術相配套，形成高產優質的青貯玉米飼料生產產業鏈。種植加工一體化配套發展后，可避免種植業與加工業間溝通的時差問題，減少運輸中不必要的損失，使青貯玉米保持在最佳含水量進行加工，保障品質和營養價值。我國飼草產業已經進入蓬勃發展階段，種植高產量高品質的飼草不僅可以滿足畜牧業發展需要，還可以改善農業生態環境，提高農村經濟水平優化產業結構，對我國鄉村振興發展具有重要意義[55]。未來青貯玉米品種培育工作應傾向于培育高產優質抗倒能力強的專用品種，從國外引進優良種質資源促進新型品種選育和繁育。栽培研究應針對不同品種、地區和增產手段進行研究比較，利用青貯玉米易栽培的特性在鹽堿地、沙壤地等地塊進行試驗，挖掘不同類型土地生產潛力。重點研究適用于大規模生產所需的無公害綠色種植技術和高品質的青貯飼料生產技術[3]。農業的根本出路在于機械化，我們應積極主動吸收國外成功經驗，加大對青貯玉米全程機械化技術研究和配套機具研發，建立青貯玉米機械化生產示范區，將全程機械化的優勢進行宣傳推廣[56]。對種植業與加工業統一管理，加大補貼政策投入，增強技術指導，完善產品加工安全標準，健全飼草產品質量標準體系促進農業和畜牧業可持續發展[57]。