中国农大副教授曹志军：玉米青贮制作新技术与物理有效纤维评价

曹志军 中国农业大学 副教授/博士生导师

玉米青贮的优势及近年动态

　　玉米青贮是奶牛重要的饲料原料之一。近五年随着我国奶牛场规模化、标准化水平的提高，玉米青贮质量也逐年提高，主要体现在干物质(28%以上)和淀粉含量提高，切割长度变短(1～2cm)，并实现了籽粒破碎(图1，辊轮转速不同)。

图1 玉米青贮籽实破碎示意图

2012年，我和李胜利教授做了一个分析：我们收割全株玉米的时候，不仅要关注生物量，而且要关注淀粉含量，如果能够提高玉米青贮淀粉10个百分点，实际上每头奶牛每天可以减少1.7千克玉米的使用量，按照当时玉米价格(2.4元/千克)计算，每头奶牛每天饲料成本可以降低2.6元。

　　古语云“百里不运草”，但有些奶牛场距离玉米青贮饲料地较远，运距可能会超过100公里(如上海某奶牛场的玉米青贮从江苏运输过来)，最远的需要500公里运输。即使是500～600元/吨，如果干物质能达到30%左右，其价格仍旧在2000元/吨以下(按照干物质折算后)，所以与豆科和禾本科牧草相比，还是很有优势的。

施莱德青贮(Shredlage)

　2011年起，在美国部分地区出现了一种新的玉米青贮方式，是用特定的籽实和茎叶处理装置(目前只安装于克拉斯青贮收割机)，并通过辊轮碾轧与纵切结合的方式，将玉米籽粒破碎、茎秆压扁，铡切长度控制在26～30mm。(图2)

图2收割机内的辊轮对比(KP为常规玉米青贮辊轮，带籽粒破碎功能)

　　2012年，美国安装了300多台，2013年开始，以每年300多台的速度在增加。2014年9月份刚通过两个试验完成评估(威斯康星大学麦迪逊分校负责)。第一，通过滚轴碾压与重心结合的方式，实现了茎叶铡切揉搓与籽粒破碎结合，有这样两个功能在一起，做出来的玉米青贮长度比常规的玉米青贮长了约1厘米(常规玉米青贮一般控制在2厘米以下，施莱德可以做到3厘米以下)。

图3 两种切割方式获得的不同玉米青贮样品

　　由图3可以看出，施莱德青贮更长，而且籽实破碎的更好。如果用宾州筛进行评价(一般情况下如果收获机械有籽实破碎功能，要求宾州筛上层玉米青贮含量3%～8%)，我们就会发现，施莱德青贮上层筛可以达到20%左右(图4)。

　　很多奶农可能会担心，如果玉米青贮这么长，奶牛会不会出现挑食?会不会降低奶牛干物质采食量?美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究结果(2014)表明：与籽粒破碎玉米青贮相比，施莱德青贮可以提高产奶量1千克/天(P=0.07)。从图5可以看出，施莱德青贮提高产奶量的核心是提高了玉米青贮的NDF消化率(施莱德青贮36.1%，常规青贮玉米是32.2%)，大约提高了4个百分点（Max：NDF消化率提高1个百分点，产奶量提高0.25kg/头日），这已经很不容易了。

图5施莱德青贮对产奶量的影响(纵坐标为NDF消化率)

籽粒之星青贮(KernelStar)

　　施莱德青贮(授权克拉斯使用)推出后，约翰迪尔公司2012年推出了籽粒之星青贮(KernelStar)。它采用斜角圆盘设计，提高了刀片与物料的接触面积。与传统的圆筒辊轮籽粒破碎方式相比，可以提高籽实破碎率、降低玉米茎秆切碎长度，节省油耗。

　　图6所示为刀片安装位置。如图7所示，籽粒之星机械改进了辊轮的设计。传统的两个辊轮表面基本是平的，不能实现有效的茎秆的切碎或压扁，但籽粒之星机械的辊轮为斜角圆盘，玉米青贮铡切之后通过这对辊轮再次对于籽实和茎秆进行破碎。但由于推出时间比较短，迄今为止还没有独立的研究报告来证明该青贮的使用效果。

图6籽粒之星-刀片安装位置

图7“籽实之星”科技-斜角圆盘刀片

物理有效纤维评价方法(peNDF)

　　我们讨论施莱德青贮和籽粒之星青贮时，都谈到了切割长度，其核心问题是物理有效纤维(physically effective NDF, peNDF)。

　　物理有效纤维的计算方法是：peNDF=饲料NDF×该饲料的物理有效因子(physically effective factor，pef)。peNDF一般表示与纤维的物理性质(多指长度)有关的、刺激动物咀嚼活动和建立瘤胃内容物两相分层的能力。纤维的物理性质与长度有关，越长越能够刺激奶牛的反刍;另外，饲料切割较长时，能够建立固液分层。正常情况下，奶牛采食饲料后，粗饲料一般在上面。

　　日粮peNDF含量与瘤胃pH值的关系

　　日粮peNDF与瘤胃pH值关系密切。peNDF含量越高，越能刺激奶牛反刍，奶牛分泌的唾液也越多，瘤胃pH值也越高。如果要维持瘤胃pH值在6.0以上，peNDF需达到20%以上。(见图8)

图8日粮peNDF含量与瘤胃pH值的关系

　　日粮peNDF含量与乳脂率的关系

　　一般情况下，奶牛日粮peNDF含量越高，对于稳定和提高牛奶乳脂率越好。维持牛奶正常乳脂率，一般情况下peNDF在20%以上。(见图9)

图9 日粮peNDF含量与乳脂率的关系

pef表示为奶牛采食日粮的咀嚼时间与采食长干草的咀嚼时间的比值。pef的监测方法有两种，一种是通过奶牛的咀嚼活动估测，另一种是通过实验室的估测。

　　如果配制日粮的时候，我们能够给奶牛提供足量的peNDF，便能实现三个目标：第一，奶牛每天反刍时间能够达到550分钟以上，高的话能到600分钟，即近10小时的反刍时间;第二，躺卧的奶牛当中，奶牛反刍的比例达到60%以上;第三，每个食团咀嚼应该在60次以上，我们可用咀嚼评价是否给奶牛提供了足够的有效纤维。

　　通过咀嚼活动评价pef的标准为：如果没有经过铡切的干草，pef值是1;如果是粗切的禾本科牧草及青贮、玉米青贮和苜蓿干草，pef也比较高，达到0.85-0.95;如果是进行细切的草类，一般情况下pef为0.70-0.85。

图10 评价peNDF使用的Ro-Tap和宾州筛

　　第二种是更为准确的方法即实验室评估。pef= DM%19.0 mm + DM%8.0 mm。此前已经有两种实验室评估方法，第一是Ro-Tap(图10)分析时，饲料必须是干燥之后，而且是三维的方法，因为可以上下振动。第二是宾州州立大学发明的宾州筛(图10)，这是两维的，pef可以计算出来。1996年宾州筛刚出现时，并没有1.18mm的筛子(共三层：即筛孔为19mm，8mm和底盘)。2002年，宾州筛进行了一次改版，增加了1.18mm筛子。2013年9月，出现了2013版宾州筛(图11，1.18mm筛子改为4mm筛子)。

图11 宾州筛(1996版,2002/2013版)结构区别

最新的宾州筛评价(PSPS 2013)

宾州筛(2002)上层筛孔径19mm，第二层筛孔径8mm，但是，要注意几个细节：第一与第二层筛之间以及第二和第三层筛之间的高度是不一样的(图12)，很多人都以为是平均分布的，实际上不是;第二，上两层宾州筛面的筛孔是圆的，而且是塑料的，第三层筛是铁丝的，孔是方的，孔径1.18mm，但是，真正过去的饲料长度是多少?因为是方形，所以实际最大筛孔是1.67mm。

　　宾州筛发明者Jud Heinrichs教授到中国农业大学给学生讲课时曾经提到，他们结合加拿大和日本学者的研究报告，重新评估了peNDF与筛孔之间的关系，并于2013年进行了宾州筛升级。为什么?这是我们一定要知道的。因为评估奶牛饲料消化率时，尤其用粪筛筛粪便颗粒时，研究学者发现长于1mm的比例要远远高于5%，而4mm以下的饲料比例很低。基于奶牛单产水平提高以及饲料结构变化，Jud Heinrichs教授等将宾州筛第三层筛孔径改为4mm。评估日粮peNDF时，把停留在第一层、第二层和第三层上面的比例加起来乘以要评定的日粮的NDF含量即可。（pef=（ DM%19.0 mm + DM%8.0 mm+ DM%4.0 mm）*NDF）。

　　因此，宾州筛(2013)各层筛孔及作用如下：第一层孔径19mm，这部分饲料是可浮在瘤胃上层的粒径较大的粗饲料和饲料颗粒，需要奶牛反刍才能消化，可以校正瘤胃pH值。第二层孔径8mm，粗饲料颗粒，不需要奶牛过多的反刍，可以在瘤胃中更快速地降解、更快被微生物分解利用。这部分饲料基本停留在瘤胃上层，但不会像干草一样花费比较长时间咀嚼。第三层孔径4mm，这部分饲料主要是小颗粒饲料，通常(并非绝对)纤维含量较高，可以经由最小程度的反刍或微生物活动得到分解。

　　宾州筛各层比例推荐标准

　　谷物、副产物以及颗粒料都可能出现在4mm以上的筛层中，在计算peNDF时都应该进行折算。

图13 宾州筛各层比例推荐标准

　　奶牛日粮peNDF推荐量

　　1.NDF占奶牛体重：1.1%～1.2%;

　　2.粗饲料NDF占体重：0.75%～1.1%，如果TMR粒度较小，最小值为0.85%。

图14 奶牛日粮peNDF推荐量

小 结

　　总之，我们收获玉米青贮时，应该越来越关注它的干物质含量和玉米淀粉的含量，尤其是下一步，要开始关注我们所收获的玉米青贮里茎秆部分的有效纤维以及它的消化率。另外，使用宾州筛评估日粮peNDF时，其计算方法是把停留在第一层、第二层和第三层筛(19mm+8mm+4mm)上面的比例加起来，乘以要评定的日粮的NDF含量。(根据曹志军教授在第九届国科司达特年会上讲课整理)

　　中国农业大学西校区

　　地址：北京市海淀区圆明园西路2号

　　邮编：100193