粗饲料在畜牧业上具有重要作用，但我国优质粗饲料资源短缺，利用率低。对粗饲料进行加工处理，有利于提高粗饲料的利用率，而青贮技术是改善粗饲料品质的常用方法。全株玉米是最常见青贮饲料原料，全株玉米具有较高的生物产量和饲用价值，在奶牛生产中被广泛应用[1]。使用全株玉米青贮饲喂奶牛能够增加奶牛产奶量，降低疾病发生率，维持动物机体健康[2]。全株玉米青贮品质，不但受自身的营养特性、青贮添加剂[3]和收获时期[4-6]影响，还与全株玉米的留茬高度密切相关，留茬高度越高全株玉米营养价值越高[7]。贺忠勇等[8]研究表明，生产中适宜的留茬高度为15~45 cm。李文才等[9]研究表明，粮饲兼用青贮玉米品种晋单42号留茬高度15 cm时，玉米青贮可以获得较好发酵品质。Kung等[10]研究刈割高度对玉米青贮饲料营养价值的影响，结果表明，留茬高度为45~50 cm，玉米青贮品质较好。赵雪娇等[11]通过尼龙袋法研究留茬高度对3个不同品种全株玉米青贮的品质的影响，结果表明，对高淀粉类玉米品种适宜的留茬高度为19 cm；对于高蛋白或高产量玉米品种适宜的留茬高度为49 cm。由于上述的研究结果并不一致，且未见不同收割高度对青贮专用品种制作的全株玉米青贮在瘤胃发酵的研究。因此，需要在瘤胃发酵的层次上进一步研究。体外产气法由Menke[12]建立，该方法是将饲料样品在体外进行发酵培养，通过测定体外产气量评估饲料营养价值。本试验旨在通过体外产气技术，选择出合适的青贮专用品种全株玉米青贮留茬高度，通过对20、30和40 cm 3个留茬高度的全株玉米青贮的营养成分和体外发酵指标的综合分析，筛选出适宜留茬高度，为制作和利用青贮专用品种全株玉米青贮提供参考。1材料与方法1.1试验方法选用青贮用玉米品种吉祥1号为试验材料，乳熟后期，分为20、30和40 cm 3个留茬高度收割，桶内压实制作青贮，每个留茬高度3个重复。发酵60 d采集样品，烘干至恒重，样品分别过2.000、1.000、0.425和0.150 mm筛网进行粉碎，样品置于密封干燥的环境中贮藏。本试验采用单因素试验设计，共3个试验组。试验组分别为留茬20、30和40 cm组，每个处理3个重复。通过体外发酵72 h，测定吉祥1号全株玉米青贮在3个留茬高度的产气量及产气参数和体外发酵指标。1.2瘤胃液供体动物选取3头生理状况良好、无疾病、体况接近、安装有永久性瘤胃瘘管的荷斯坦阉牛，每日饲喂2次，能够在舍内自由活动和饮水，预试期15 d。饲粮组成及营养水平见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.04.014.T001表1饲粮组成及营养水平（干物质基础）原料组成含量/%营养水平合计100.00全株玉米青贮52.00产奶净能/(MJ/kg)6.63苜蓿10.00粗蛋白质/%16.58燕麦草6.00粗脂肪/%4.23玉米5.00中性洗涤纤维/%30.82压片玉米6.00酸性洗涤纤维/%19.20豆粕3.50钙/%0.61膨化大豆3.70总磷/%0.32棉籽粕1.50干酒糟及其可溶物2.50全棉籽4.00麸皮0.80脂肪粉1.00预混料0.30小苏打0.40氧化镁0.10食盐0.20石粉0.20注：1.每千克预混料为饲粮提供：VA 700 000 IU、D-生物素100 mg、VD3 180 000 IU、VB1 920.0 mg、VB2 1 200 mg、VE 15 000 IU、D-泛酸270.0 mg、铜680 mg、铁1 000 mg、锌1 800 mg、锰1 350 mg、镁198 400 mg、钴20.0 mg、碘40.0 mg、硒30.0 mg。2.营养水平中产奶净能为计算值，其余均为实测值。1.3体外发酵参照Menci等[13]方法配制人工瘤胃缓冲液，混匀，置于39 ℃水浴锅，持续通入CO2，至混合溶液由淡蓝色变为无色透明。试验前，称量青贮样品（0.500 0±0.002 0）g放入纤维袋，后放入100 mL产气瓶中。试验当天，按瘤胃液∶缓冲液以1∶3比例混合，量取60 mL缓冲液加入到每个产气瓶中，持续通入CO2，保证厌氧环境，迅速密封，置于39 ℃的恒温气浴振荡器，体外培养72 h。1.4测定指标及方法1.4.1营养成分营养成分参照GB/T 6433—2006测定粗脂肪（EE）、参照GB/T 6432—94测定粗蛋白（CP）、参照GB/T 6438—2007测定粗灰分（Ash）、参照GB/T 6436—2002测定钙（Ca）、参照GB/T 6437—2002测定总磷（P）。中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）分别参照GB/T 20806—2006和NY/T 1459—2007测定，使用美国ANKOM A2000i全自动纤维仪测定。淀粉（Starch）含量采用高氯酸水解-蒽酮比色法[14]测定。1.4.2产气量及产气参数分别在4、8、16、24、36、48、72 h，使用专业差压测量仪记录压力，后放气操作，使瓶内气压力为零，体外发酵72 h，计算累积产气量。GP=0.18+3.697Pt+0.0824Pt2 (1)式中：GP为39 ℃时产气体积（mL/g），Pt为t时间点所记录的压力[15]。产气动力学参数根据不同时间点的累积产气量计算，采用Ørskov等[16]提出的瘤胃降解率的数学指数模型:GP=a+b×(1-e-ct)(2)式中：GP是指时间t的累积产气量（mL/g）；a是快速产气部分（mL/g）；b是慢速产气部分（mL/g）；c是慢速产气部分的速率常数（%/h）；t为测定产气量的时间。体外发酵72 h，测定pH值，置于冰水中（冰块和水混合），终止发酵。收集瘤胃液样品，将带有残渣的纤维袋取出，蒸馏水清洗，洗至水清澈透明，65 ℃烘干至恒重，称重，计算干物质消失率（DML）；测定降解残渣中的NDF、ADF剩余量，计算中性洗涤纤维消失率（NDFL）、酸性洗涤纤维消失率（ADFL）。采用冯宗慈等[17]的比色法测定培养液中的氨态氮（NH3-N）。参照Cotta等[18]差速离心法和凯氏定氮法测定微生物蛋白（MCP）。参照王加启[19]阐述的方法对瘤胃液样品进行初步处理。使用气相色谱（安捷伦7890A，美国）测定发酵液中挥发性脂肪酸（VFA）。1.5数据统计与分析试验数据采用Excel 2013初步整理，SAS 9.4进行单因素方差分析（One-way ANOVA），PDIFF校正的Tukey模型进行多重比较，特定的contrast语句对提高留茬高度的线性和二次反应进行评估。结果以平均值和标准误表示，P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1留茬高度对全株玉米青贮营养成分的影响（见表2）由表2可知，全株玉米青贮在留茬高度20 cm，CP和EE含量显著低于其他组（P0.05）。随留茬高度的升高，留茬40 cm组OM含量显著高于其他组（P0.05），留茬20 cm组和留茬30 cm组差异不显著（P0.05）；留茬40 cm组和30 cm组的NFC含量显著高于留茬20 cm组（P0.05）。留茬20 cm组的NDF和ADF的含量显著高于其他两组（P0.05），其他两组差异不显著（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.04.014.T002表2留茬高度对全株玉米青贮营养成分的影响项目留茬高度/cmSEMP值203040处理一次线性二次曲线OM95.69b95.72b96.13a0.0430.010.010.01CP8.50b9.09a9.23a0.1680.010.010.15EE3.04b3.65a3.77a0.0440.010.010.01Starch32.4432.7433.951.0300.490.270.69NFC43.27b47.02a48.42a0.7150.010.010.20HC19.50a17.46b17.22b0.3700.010.010.07NDF40.88a35.96b34.72b0.6960.010.010.04ADF21.39a18.50b17.50b0.4230.010.010.05Ash4.31a4.29a3.87b0.0430.010.010.01Ca0.43a0.40b0.40b0.0080.050.020.30TP0.20a0.21a0.19b0.0040.010.240.01注：1.非纤维性碳水化合物（NFC）=100%-（CP%＋NDF%＋Ash%＋EE%）；有机物（OM）=100%－Ash%；半纤维素（HC）=NDF%－ADF%。2.同行数据肩标不同小写字母表示差异显著（P0.05），相同字母或无字母表示不差异显著（P0.05）；下表同。%2.2留茬高度对全株玉米青贮体外产气量及产气参数的影响（见表3）由表3可知，留茬40 cm组全株玉米青贮GP72 h显著高于其他组（P0.05）。慢速降解部分产气量b和潜在产气量a+b与GP72 h趋势一致，呈线性上升趋势。留茬30 cm组的快速降解部分产气量a显著高于留茬20 cm和40 cm组（P0.05），后两者差异不显著（P0.05）；留茬40 cm组的慢速降解部分的速率常数c显著高于留茬20 cm组和30 cm组（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.04.014.T003表3留茬高度对全株玉米青贮体外产气量及产气参数的影响项目留茬高度/cmSEMP值203040处理一次线性二次曲线GP4 h/(mL/g)6.72b8.46a9.27a0.3290.010.010.29GP8 h/(mL/g)11.57c14.89b20.60a0.4040.010.010.04GP16 h/(mL/g)29.12c32.28b41.74a0.4920.010.010.01GP24 h/(mL/g)43.41c45.80b57.78a0.2570.010.010.01GP36 h/(mL/g)57.15c60.50b76.10a0.4270.010.010.01GP48 h/(mL/g)66.47c72.82b86.04a0.2280.010.010.01GP72 h/(mL/g)75.99c81.76b95.92a0.2920.010.010.01a/(mL/g)-6.48b-4.26a-6.89b0.3980.010.490.01b/(mL/g)93.00c99.10b111.66a0.8880.010.010.02c/(%/h)0.031b0.029b0.036a0.0010.010.010.01(a+b)/(mL/g)86.51c94.85b104.77a0.8000.010.010.45注：a+b为潜在产气量。2.3留茬高度对全株玉米青贮体外发酵参数的影响（见表4）由表4可知，各组间发酵液中pH值、NH3-N浓度差异不显著（P0.05）。留茬40 cm组和30 cm组的MCP含量显著高于留茬20 cm组（P0.05），留茬30 cm组与留茬40 cm组差异不显著（P0.05）。发酵液中，留茬40 cm组总酸含量显著高于其他组（P0.05）。随留茬高度的增加，乙酸摩尔比例显著降低（P0.05）；丙酸摩尔比例留茬40 cm组显著高于其他组（P0.05）；留茬40 cm组乙酸/丙酸显著低于留茬20 cm组和30 cm组（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.04.014.T004表4留茬高度对全株玉米青贮体外发酵参数的影响项目留茬高度/cmSEMP值203040处理一次线性二次曲线pH值6.556.596.540.0260.430.800.23NH3-N/(mg/L)93.2093.9094.800.1900.820.540.94MCP/(mg/L)32.30b34.70a36.10a0.0520.010.010.42总酸/(mmol/L)78.58b78.82b82.73a0.4260.010.010.01乙酸/%55.98a54.79b50.71c0.2280.010.010.01丙酸/%30.96c31.77b34.94a0.1910.010.010.01丁酸/%13.06b13.44b14.35a0.2250.010.010.34乙酸/丙酸1.81a1.73b1.45c0.0140.010.010.012.4留茬高度对全株玉米青贮体外降解特性的影响（见表5）由表5可知，留茬40 cm组DML、NDFL和ADFL显著高于留茬20 cm组和30 cm组（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.04.014.T005表5留茬高度对全株玉米青贮体外降解特性的影响项目留茬高度/cmSEMP值203040处理一次线性二次曲线DML65.61c68.68b77.94a0.6640.010.010.01NDFL64.40b65.42b75.60a0.5980.010.010.01ADFL63.41b63.82b73.63a0.6910.010.010.01%3讨论3.1留茬高度对全株玉米青贮营养成分的影响全株玉米青贮品质与其留茬高度密切相关，留茬高度越高，营养价值越高[7]。玉米作为粗饲料，NDF含量能够直接影响动物采食量，NDF含量越高，饲料适口性越差，采食量越低；ADF影响家畜的消化代谢情况，ADF含量越高，饲草消化率越低[20]。本试验中，随留茬高度的增加，全株玉米青贮的CP、Starch含量有上升趋势，NDF、ADF含量有线性下降趋势。因为随着留茬高度的增加，籽实占全株玉米的比重变大，从而使全株玉米青贮中CP、Starch的含量增加，纤维含量下降，与邵春雷等[21]研究结果一致。3.2留茬高度对全株玉米青贮体外产气量的影响产气量是预测饲料发酵程度的重要指标，产气量主要与饲料中可发酵碳水化合物的含量和瘤胃微生物活性有关。饲料中可发酵碳水化合物含量与原料本身的营养特性有关，而瘤胃微生物活性受瘤胃能氮平衡影响，即瘤胃中碳水化合物的发酵和蛋白质降解速率的同步及协调程度，从而影响瘤胃微生物活性，间接影响产气量[22]。体外发酵产生的气体主要是CO2和CH4，饲料中碳水化合物被降解生成短链脂肪酸，与发酵液中HCO3-反应，产生CO2气体；CH4是由肠道厌氧菌和瘤胃原虫产生。因此，饲料中可发酵碳水化合物含量越高，则微生物可以利用其进行早期的生长发育和繁殖，有利于改善微生物区系，增强微生物活力。本试验中，不同留茬高度的全株玉米青贮随发酵时间的延长，前24 h产气速率比较快，之后趋于平稳。造成这种现象的原因是前期营养物质充足，后期营养物质减少，微生物的产生和利用达到动态平衡，24 h以后上升缓慢。汤少勋等[23]研究表明，中性洗涤可溶物中非结构性碳水化合物是体外产气量的主要来源，CP可以为微生物生长繁殖提供氮源，而不是产生气体。因此，淀粉含量是影响产气量的主要因素。发酵前期，微生物主要利用淀粉，同时也会利用CP为微生物的生长提供氮源，后期主要利用纤维物质。本试验中，留茬40 cm时产气量最大，此时青贮玉米中可发酵碳水化合物含量越多，累积产气量越多。3.3留茬高度对全株玉米青贮体外发酵参数的影响瘤胃pH值是反映瘤胃发酵程度的最基本的指标，也是一个监测指标，对维持瘤胃内环境稳态有重要作用。瘤胃pH值的变动范围在5.0~7.5。本试验中，吉祥1号不同留茬高度全株玉米青贮在体外发酵72 h后pH值在6.55~6.59，能够保证瘤胃的正常发酵，由于配制的缓冲溶液缓冲能力比较强，维持了体外发酵液pH值，能够满足瘤胃微生物活动的环境要求，不会发生瘤胃酸中毒。氨态氮是反映瘤胃氮代谢和饲料蛋白质利用程度的重要指标，也是合成MCP的前体物质[24]。研究表明，NH3-N浓度在63~275 mg/L适于瘤胃微生物的生长[25]。本试验中，吉祥1号不同留茬高度全株玉米青贮在体外发酵72 h后NH3-N浓度在93.20~94.80 mg/L，适宜浓度范围内，NH3-N能够促进微生物的生长和繁殖，有利于MCP的合成。随留茬的升高，NH3-N浓度升高，体外模拟环境不等同于真正的瘤胃环境，发酵终产物缺少吸收和排出机制，只能溶于发酵液中，可能造成微生物死亡，使发酵液中含氮物质增加。瘤胃NH3-N浓度与饲料中蛋白质呈正相关[26]。随留茬高度的增加，青贮中CP含量增加，为微生物活动提供了充足的能量，但NH3-N用于合成MCP的量有限，因此NH3-N浓度有上升的趋势。MCP是反映反刍动物瘤胃代谢能力的重要指标，该指标主要取决于碳水化合物和含氮化合物的降解数量和速率的协调程度[27]。本试验中，随留茬高度的升高，MCP合成量与NH3-N浓度的变化趋势大致相同。挥发性脂肪酸是微生物利用碳水化合物后的发酵产物，为家畜提供70%~80%的能量[28]。乙酸在动物体内可以转化为乙酰辅酶A，从而进入柠檬酸循环，产生ATP为动物体供能。乙酸是合成乳脂的原料，丙酸是合成葡萄糖的前体[29]。乙酸/丙酸能够反映瘤胃发酵类型，因此，育肥的家畜瘤胃发酵类型属于丙酸型发酵。本试验中，全株玉米青贮随着留茬高度的升高，其产生的总酸含量升高，说明在留茬高度较高时，饲料中可发酵有机物含量增加。乙酸/丙酸值与能量的利用效率成反比[30]，本试验中，随着留茬的升高，发酵液中乙酸/丙酸为下降趋势，趋于丙酸型发酵，原因是高留茬导致粗纤维含量降低，淀粉含量升高，使得挥发性脂肪酸中乙酸生成量下降，产生较多的丙酸[31]。3.4留茬高度对全株玉米青贮体外降解特性的影响饲料在瘤胃中的消失率反映饲料被动物消化吸收利用的程度。饲料的品种特性、地域环境、营养水平和瘤胃的生理健康状态等均会影响饲料的消失率[32]。粗饲料中的纤维素对反刍动物的饲养管理和瘤胃活动具有重要作用，粗饲料中适宜的纤维素，有利于促进家畜进行反刍活动，提高饲料的利用率。本试验中，随着留茬高度的升高，DML、NDFL和ADFL呈线性增加趋势。说明全株玉米青贮中易消化的物质增加，提高全株玉米青贮的营养水平，从而提高全株玉米青贮的发酵品质，与Neylon等[33]研究结果相似，随留茬高度的升高，NDFL呈上升趋势。4结论本试验条件下，参考营养成分和体外发酵指标，青贮用玉米品种吉祥1号制作的全株玉米青贮的适宜留茬高度为40 cm。