青贮是将含有一定水分的青绿饲料装入一个密封容器（青贮窖、青贮池、青贮袋或青贮裹包）中，利用乳酸菌在厌氧条件下对青绿饲料进行厌氧发酵，产生乳酸，并且使其pH值降至4.2以下，进而达到青绿饲料长期贮存的目的[1-2]。目前，青贮原料包括玉米、甜高粱、大麦、向日葵和混合牧草等，以青贮玉米占多数，其经济效益优于其他原料。青贮密封环境的实现均使用塑料薄膜[3]，规模较大的牧场通常采用窖贮和堆贮方式，压窖后采用普通聚乙烯黑白覆盖膜密封。虽然聚乙烯薄膜防水防尘[4]，但透氧率高，无法完全阻止氧气进入[5-8]，尤其是氧气浓度较高的青绿饲料顶层和窖壁附近。国外牧场的解决方法通常是在青贮饲料上方先铺1层40 μm厚度的高阻隔膜，再铺1层120或150 μm厚度的普通聚乙烯黑白覆盖膜[9-11]。本试验研究不同类型青贮覆盖膜的力学特性、阻隔特性及对窖贮青贮玉米品质的影响，为推动高阻隔青贮覆盖膜在青贮饲料的推广应用提供参考。1材料与方法1.1青贮覆盖膜性能检测采用德国巴斯夫的共聚尼龙PA6/66（牌号：C40LX01）作为阻隔材料，青贮覆盖薄膜的生产工艺由青岛大学材料科学与工程学院设计，由山东龙兴塑膜科技股份有限公司的五层共挤吹膜设备生产。试验设计：覆盖“传统普通聚乙烯黑白覆盖膜”（S1，对照）、覆盖添加尼龙阻隔材料的高阻隔青贮覆盖膜S2和S3，尼龙含量均为10%，S2、S3的5层结构不一样，3种覆盖膜（S1、S2和S3）配方见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.08.024.T001表1青贮覆盖膜试样的配方组别样品类型厚度×宽度/(μm×m)结构比例/%S1普通聚乙烯青贮覆盖膜120×14PE（黑）/PE（黑）/PE（白）/PE（白）/PE（白）25/20/10/20/25S2高阻隔青贮覆盖膜100×14PE（黑）/Tie（黑）/PA/Tie（白）/PE（白）25/20/10/20/25S3二合一高阻隔青贮覆盖膜100×14PA/PE（黑）/PE（黑）/PE（白）/PE（白）10/25/15/20/301.1.1青贮覆盖膜机械性能测试使用机械测量法参照国家标准GB/T 6672—2001测量青贮覆盖膜厚度，S1的厚度为120 μm，S2、S3的厚度均为100 μm。参照国际标准 ASTM D882测量青贮覆盖膜拉伸强度、断裂伸长率。参照国际标准 ASTM D1876测量青贮覆盖膜剥离强度。参照国际标准ASTM D1709测量青贮覆盖膜落镖强度。1.1.2青贮覆盖膜阻氧阻水能力测试参照国际标准ASTM D3985测试青贮覆盖膜氧气透过率（OTR），测试条件为23 ℃和相对湿度为0；参照国际标准ASTM F1249测试青贮覆盖膜水蒸气透过率（WVTR），测试条件为38 ℃和相对湿度为90%。1.2青贮饲料制备青贮原料选用蜡熟期全株玉米登海605，测定相关指标，测定3个重复，青贮玉米秸秆原料成分组成及含量见表2，将整株粉碎至1.0~1.5 cm，喷洒复合乳酸菌接种剂，活菌数≥1.1×108 CFU/g。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.08.024.T002表2青贮玉米秸秆原料成分组成及含量项目数值干物质/(%DM)31.28±1.16pH值5.11±0.04粗蛋白/(%DM)7.88±0.26中性洗涤纤维/(%DM)51.81±1.37酸性洗涤纤维/(%DM)30.02±1.64水溶性碳水化合物/(%DM)17.18±1.06灰分/(%DM)5.09±0.35切碎后的青贮玉米进行窖贮，青贮窖的尺寸为60 m×10 m×2 m。青贮玉米平均分成3份，每份分成2组，一组用于化学成分、有氧稳定时间的分析；另一组用于干物质重量损失的分析。喷洒菌剂后压实，堆积密度为750 kg/m3，3份分别用S1、S2、S3青贮膜覆盖，上方用废旧轮胎覆盖，150 d后打开，从青贮饲料顶部往下0~10 cm、40~50 cm、90~100 cm处取样，进行成分分析、有氧稳定测定。1.3测定指标及方法1.3.1营养物质青贮前和青贮后玉米秸秆的干物质含量（DM）、灰分（Ash）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）等含量根据张英丽的《饲料分析及饲料质量检测技术》[12]进行测定。干物质重量损失=青贮时每个青贮袋中植物材料的重量-青贮结束时青贮饲料的重量(1)PHS-3E采用pH计（上海雷磁仪器厂）对青贮饲料进行测定pH值；采用高效液相色谱法测定有机酸（乳酸、乙酸）含量[13]，微生物菌落组成采用平板计数法进行测定。1.3.2有氧稳定性有氧稳定时间是通过监测暴露于空气中青贮饲料的温度变化，青贮饲料内部温度高于室温2 ℃之前的小时数。青贮发酵进行到150 d时，将不同深度取出的1 000 g青贮料置于透明干净的聚乙烯食品包装箱内，在青贮物料的中心插入一个灵敏水银温度计测定温度变化，并监测室温。1.4数据统计与分析试验数据采用Excel、Origin 7.0软件进行统计作图，Duncan's法进行多重比较比较。结果以“平均值±标准误”表示，P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1不同青贮覆盖膜的力学性能分析（见表3）由表3可知，S2、S3的拉伸强度比S1提高25.0%和30.3%，落镖冲击强度比S1提高21.0%和26.9%，添加尼龙材料后覆盖膜的机械性能显著高于普通聚乙烯材料S1（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.08.024.T003表3不同青贮覆盖膜的力学性能分析项目S1S2S3拉伸强度/MPa45.20±0.56b56.50±0.44a58.90±0.47a断裂伸长率/%745.00±6.13a452.00±8.52b406.00±7.72c落镖冲击强度/g1 014.00±5.75b1 227.00±6.63a1 287.00±5.84a剥离强度/gNANA1.10±0.41注：1.同行数据肩标不同字母表示差异显著（P0.05），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）；下表同。2.NA表示无法剥离。S1的断裂伸长率显著高于S2、S3（P0.05），因为S2、S3的尼龙高分子链含有酰胺键，导致比聚乙烯强度高、柔顺性差，S1的拉伸强度和落标冲击强度较S2、S3低，相同拉伸条件下尼龙高分子链比聚乙烯高分子链先断裂，S2、S3比S1的断裂伸长率差。S1是聚乙烯薄膜，S2在尼龙层和聚乙烯层之间添加黏合树脂，所以S1、S2均无法剥离[14-15]；S3将尼龙层放在表层，且不添加黏合剂，由于尼龙比聚乙烯柔韧性差，尼龙的硬度和挺度比聚乙烯优越，所以剥离时容易分离，剥离强度较低。2.2不同青贮覆盖膜的阻隔性能分析（见表4）由表4可知，S2、S3的氧气透过率数值接近，差异不显著（P0.05），但远远优于S1（P0.05），比S1约高20倍。因为高分子材料的分子链结构、结晶构造及分子取向会影响氧气、水蒸气的渗透速率，分子链含有高极性基团、结晶度增加均可显著减小气体或蒸气溶剂的渗透速率。相比聚乙烯高分子链，尼龙分子主链上含有侧链基团，具有更好的抗气体渗透性[16]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.08.024.T004表4不同青贮覆盖膜的阻隔性能项目S1S2S3氧气透过率/(cm3/100 in2·d·atm)1 402.00±7.49a56.00±1.22b44.00±2.14b水蒸气透过率/(g/100 in2·d·atm)0.97±0.26b1.83±0.03a1.75±0.04aS2、S3的水蒸气透过率数值接近（P0.05），但比S1高出近90%（P0.05）。聚乙烯材料具有较高的水蒸气阻隔能力，3种覆盖膜都含有聚乙烯层，但S2、S3聚乙烯层的厚度约为S1的1/2，尼龙具有一定的吸湿性，因此S2、S3的水蒸气透过率较S1高。2.3不同青贮覆盖膜不同深度青贮玉米营养成分的影响（见表5）由表5可知，窖贮150 d 3种覆盖膜下相同深度处青贮玉米的粗蛋白（CP）、NDF、ADF含量变化影响不显著（P0.05），青贮玉米的DM、水溶性碳水化合物（WSC）、Ash、干物质损失（DM loss）含量差异显著（P0.05），含有尼龙阻隔材料的S2、S3覆盖下相同深度青贮玉米的各类成分含量差异不显著（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.08.024.T005表5不同青贮覆盖膜不同深度青贮玉米营养成分的影响深度项目S1S2S30~10 cmDM/(%FM)27.14±1.22b30.75±1.02a30.83±1.51aCP/(%DM)6.41±0.356.57±0.346.59±0.62NDF/(%DM)48.85±1.3349.47±1.2848.76±1.64ADF/(%DM)26.63±1.1426.37±1.4826.84±1.61WSC/(%DM)4.13±0.47b6.35±0.61a6.68±0.44aAsh/(%DM)5.81±0.52a4.98±0.33b4.83±0.33bDM loss/%14.26±1.28a9.19±1.55b9.52±1.42a40~50 cmDM/(%FM)28.83±1.33b30.76±1.11a30.77±1.48aCP/(%DM)7.37±0.617.40±0.457.43±0.22NDF/(%DM)48.96±1.7749.24±1.6148.94±1.87ADF/(%DM)28.67±1.3228.22±1.4628.58±1.67WSC/(%DM)5.03±0.42b6.18±0.37a6.29±0.82aAsh/(%DM)5.63±0.45a4.72±0.33b4.83±0.33bDM loss/%13.68±1.36a8.84±1.48a8.97±1.57a90~100 cmDM/(%FM)30.27±1.3930.81±1.4830.43±1.56CP/(%DM)7.36±0.437.41±0.367.46±0.57NDF/(%DM)47.24±1.2647.15±1.4347.42±1.75ADF/(%DM)27.97±1.6428.02±1.1328.34±1.51WSC/(%DM)6.33±0.356.47±0.616.37±0.55Ash/(%DM)4.77±0.224.78±0.154.80±0.34DM loss/%9.58±0.668.72±0.818.92±0.54S2、S3覆盖下0~10 cm处DM、WSC含量比S1覆盖下的显著高13.3%、53.75%（P0.05），S2、S3覆盖下的Ash、DM损失比S1覆盖下的显著低14.2%、35.5%（P0.05）；S2、S3覆盖下40~50 cm处DM、WSC含量比S1覆盖下的显著高6.9%、22.8.%（P0.05），S2、S3覆盖下Ash、DM损失比S1覆盖下的显著低16.1%、35.3%（P0.05）；S1、S2、S3覆盖下90~100 cm处的各类成分含量变化不显著（P0.05）。结果表明，采用尼龙阻隔材料的青贮覆盖膜对窖贮玉米顶层0~50 cm的青饲料具有很好的保鲜作用，能够阻止氧气透过，避免有氧发酵发生，减少青贮饲料有机物消耗和损失。2.4青贮覆盖膜对青贮玉米pH值、发酵产物、微生物菌落的影响（见表6）由表6可知，窖贮150 d时，取料深度为0~10 cm和40~50 cm时，添加阻隔材料的S2、S3覆盖膜下青贮玉米的pH值、乙酸含量显著低于S1（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.08.024.T006表6不同青贮覆盖膜不同深度青贮玉米的发酵产物和微生物的影响深度项目S1S2S30~10 cmpH值3.95±0.03a3.38±0.02b3.34±0.03b乳酸/(%FM)2.71±0.03b3.65±0.11a3.71±0.07a乙酸/(%FM)3.22±0.09a2.97±0.05b2.94±0.07b霉菌/(lg CFU/g %FM)3.76±0.61a2.65±0.53b2.70±0.88b好氧细菌/(lg CFU/g %FM)4.26±0.37a2.43±0.52b2.39±0.22b酵母菌/(lg CFU/g %FM)4.26±0.63a2.76±0.58b2.84±0.88b40~50 cmpH值3.83±0.03a3.31±0.06b3.29±0.03b乳酸/(%FM)2.97±0.09b3.72±0.08a3.74±0.06a乙酸/(%FM)3.17±0.05a2.66±0.04b2.71±0.05b霉菌/(lg CFU/g %FM)3.29±0.24a2.62±0.48b2.61±0.58b好氧细菌/(lg CFU/g %FM)3.85±0.18a2.46±0.43b2.33±0.16b酵母菌/(lg CFU/g %FM)3.64±0.63a2.68±0.37b2.77±0.68b90~100 cmpH值3.32±0.033.29±0.043.27±0.03乳酸/(%FM)3.66±0.033.75±0.113.72±0.07乙酸/(%FM)2.98±0.062.77±0.122.74±0.06霉菌/(lg CFU/g %FM)2.76±0.282.58±0.582.64±0.32好氧细菌/(lg CFU/g %FM)2.92±0.582.43±0.742.35±0.85酵母菌/(lg CFU/g %FM)2.91±0.862.73±0.472.64±0.72S2、S3覆盖下的霉菌、好氧细菌、酵母菌的数量比S1下的少1个数量级，S2、S3覆盖下青贮玉米的乳酸含量显著高于S1（P0.05）。取料深度为90~100 cm的各种覆盖膜下青贮玉米的pH值、发酵产物含量、微生物菌落数据差异均不显著（P0.05）。2.5不同青贮覆盖膜对青贮饲料有氧稳定时间的影响（见图1）由图1可知，S2、S3覆盖的青贮玉米有氧稳定时间极显著高于S1（P0.01），S2、S3之间有氧稳定时间差异不显著（P0.05）。0~50 cm处S2、S3覆盖的有氧稳定时间均能够达到170 h以上，S1覆盖的均在80 h以下，说明采用尼龙高阻隔材料的青贮覆盖膜利于提高青贮玉米的有氧稳定时间。随着取料深度的增加，S1、S2、S3覆盖下的青贮玉米有氧稳定时间均可延长。当取料深度为90~100 cm时，采用S2、S3覆盖的有氧稳定时间仍然要比S1覆盖膜多60 h以上。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.08.024.F001图1不同青贮覆盖膜不同深度青贮玉米的有氧稳定时间2.6不同青贮覆盖膜可节省的经济效益分析以青贮饲料干物质指标为例计算可节约的经济效益，青贮覆盖膜S1的市售价格约2.0元/m2，S2、S3的市售价格约5.5元/m2，青贮玉米的原材料加工制作成本约0.55元/kg，顶层50 cm深度每平方米青贮饲料可节省的干物质为0.5 m×1 m2×750 kg/m3×0.05=18.75 kg，每平方节省的经济效益约为18.75 kg×0.55元/kg－(5.5元－2.0元)=6.81元。使用后3种不同青贮覆盖膜回收可节省的经济效益也不同，S1是聚乙烯材质，可回收再利用，回购价格约0.10元/m2，S2是聚乙烯、尼龙共挤复合的，使用后无法再利用，只能填埋或者焚烧处理；S3的尼龙层和聚乙烯层可分层，可分别回收利用，回购价格约0.25元/m2，比S1每平方多收入0.15元，更加经济、环保。3讨论3.1不同青贮覆盖膜对青贮玉米发酵品质及微生物数量的影响青贮期内的青贮饲料的厌氧发酵程度和稳定性制约着青贮饲料的保鲜度[17]，青贮初期越早进入厌氧发酵阶段，发酵完成后越能够保持青贮饲料各类物质、微生物含量平衡稳定，越有利于饲料长期保存。可溶性碳水化合物为青贮发酵的基础，为微生物的繁殖和发酵活动提供营养。青饲料压实后，高阻隔青贮膜能够很好地阻止外界氧气渗透，能够更快进行厌氧发酵阶段，第150 d从不同深度取出的青贮饲料的可溶性碳水化合物含量均有不同程度降低[18]，高阻隔膜S2、S3覆盖下青贮饲料的各组分含量变化差异不大，说明玉米青贮保存较好。McGechan等[19]提出，采用窖贮方式，大量的空气首先从青贮窖侧壁和青贮窖上方透过覆盖膜，通过青贮饲料的顶部和侧方逐渐向下向内渗透，进入青贮饲料的更深层。一定氧气的残存会促进好氧细菌、兼性厌氧细菌消耗可溶性碳水化合物及其他有机物，干物质损失增加，普通聚乙烯覆盖膜下的玉米青贮饲料顶层0~50 cm处的DM损失在13.33%~14.26%之间，比采用高阻隔青贮膜多损失约5%。DM含量随取样深度的增加而增加，灰分含量降低，深度为90~100 cm时青贮饲料DM损失数据无显著差异，可能与氧气渗透能力和内部青贮饲料微环境决定的。本试验中，不同覆盖膜下青贮玉米的pH值和乳酸、乙酸含量变化差异较大。添加尼龙阻隔膜下的青贮饲料的pH值明显低于聚乙烯覆盖下的pH值[20-21]。通过检测乳酸、乙酸含量可知，阻隔覆盖膜顶层0~50 cm的乳酸含量高，乙酸含量低，原因可能是阻隔膜下乳酸菌生命活动较早，优异的厌氧环境导致乳酸菌厌氧发酵产生大量乳酸，后期异性乳酸菌的新陈代谢活动，产生一定量的乙酸；聚乙烯覆盖膜的阻氧能力弱，持续的氧气透过导致好氧菌、异型乳酸菌持续消耗营养物质，产生的乙酸增长明显[22]。3.2不同青贮覆盖膜对青贮玉米有氧稳定性的影响青贮过程中采用普通聚乙烯覆盖膜会一直存在酵母菌，与氧气存在和氧气渗透深度扩散有关[23]，暴露空气后的有氧稳定时间较低。但高阻隔膜下青贮饲料中的各类微生物数量较低，因为尼龙抑制氧气透过，为青贮饲料提供一个稳定的无氧环境，且明显提高青贮饲料的有氧稳定时间，开封后可长时间保持青饲料新鲜、不变质。乙酸可以抑制有害菌生长，尤其是抑制霉菌、酵母菌的生长繁殖。随着取料深度增加，乙酸浓度增高，有害微生物菌群的数量降低。酵母菌数量与青贮饲料的有氧稳定时间呈负相关[24]，与图1显示的结果一致。4结论添加尼龙高阻隔材料的青贮覆盖膜的力学机械性能、阻隔性能远远优于普通聚乙烯覆盖膜，能够提高青贮覆盖膜的阻氧能力，有助于提高顶层青贮玉米储存过程中的发酵品质，提高顶层青贮饲料的有氧稳定时间。在堆贮、窖贮时选择铺盖二合一高阻隔覆盖膜，回收时可直接将聚乙烯膜、尼龙膜分开回收，解决共挤复合膜无法回收再利用的问题，环保、快捷，二合一高阻隔青贮覆盖膜在青饲料贮存使用中具有良好的应用前景。