高侵染锈病全株玉米制作青贮后主要营养发酵和毒素指标变化初探

张一为，曹学浩，王丽学，邵丽玮，田雨佳，王鸿英*，马超*

（1.天津市农业发展服务中心，天津 300061；2.天津市农业科学院，天津 300381；3.河北省畜牧兽医研究所，河北 保定 071000；4.天津农学院，天津 300384）

受2021年洪涝和秋汛影响，我国黄淮海、黑龙江、内蒙古等多地青贮玉米延迟收获，玉米倒伏和受淹的情况严重。青贮制作时原料水分含量变化较大，压实排氧难度加大，增加了玉米青贮霉变等安全隐患。9月份之后连续的阴雨天气增加了空气的湿度，为玉米锈病的传播创造了条件，导致部分地区玉米锈病大面积暴发。锈病不仅严重影响了玉米的品质和产量，同时也影响了玉米青贮加工，对种养殖户造成了严重的经济损失。

玉米锈病属于经气流传播的真菌病害,在我国各地均有发生。发生玉米锈病的原因除气候因素外，还需具有充足的菌源，孢子残留在田间可成为来年侵染的重要菌源。此外，因不同玉米品种对锈病的抗性存在差异，发病的程度也有所不同，而栽培不当、密度过大和地势低洼也会促进玉米锈病的发生和蔓延。通常情况下,锈病病菌会在玉米灌浆期之前侵染，特别是在孕穗末期和齐穗期等两个病情高峰期[1]。锈病发生时主要在玉米的叶片、叶鞘、茎干和苞叶上布满病斑，阻碍玉米植株的光合作用，造成青贮品质下降，产量降低[2]。本试验旨在研究高侵染锈病下玉米在青贮制作前后主要营养、发酵和毒素等指标的含量变化，以及外用乳酸菌制剂对玉米青贮品质的影响，并为实际生产提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

通过调研，在天津市确定发生锈病的玉米种植区域一处，种植品种为京科系列。通过现场判断，青贮玉米叶片上有大量孢子堆，约占叶面积的60%～70%，属于重度侵染程度[3-4]。试验于2021年10月20日对该区域全株青贮玉米进行收割，留茬高度为20 cm，将整株切碎至1.5 cm，将样品分为3组，每组6份，每份500 g。

其中1组直接进行营养成分和霉菌毒素检测，2组加入和青贮添加剂同等体积的蒸馏水，3组按照说明要求添加商品青贮添加剂；各组均搅拌均匀，装袋压实抽真空，密封并标号，常温贮存。青贮60 d后开封，进行营养、发酵指标以及霉菌毒素的检测。商品青贮添加剂乳酸菌总数含量2.5×1011CFU/g，按照说明进行添加使用。样品处理情况见表1。

表1 样品处理情况Tab.1 Sample treatment

1.2 成分测定

应用近红外检测技术分析样品的营养和发酵指标。取所有待测样品各200 g，采用旋风磨粉碎过1 mm筛，FOSS500近红外分析仪进行光谱扫描（波长范围1 100～2 500 nm，扫描32次，谱区间隔2 nm）。

以前期获得的检测模型为数据分析基础开展测试，指标包括：干物质（DM）、粗蛋白（CP）、非纤维性碳水化合物（NFC）、淀粉（Starch）、酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤纤维（NDF）、乳酸（LA）、乙酸（AA）、丁酸（BA）。

毒素采用酶联免疫吸附分析法（ELISA）测定玉米赤霉烯酮（ZEA）、T-2毒素、呕吐毒素（DON）、黄曲霉毒素B1（AFB1）的含量，方法参照NY/T 2071—2011[5]和GB/T 30956—2014[6]。

1.3 数据统计与分析

试验数据采用WPS软件进行整理，SPSS 21.0统计分析软件进行单因素方差分析，Duncan's法进行多重比较。结果以“平均值±标准差”表示，P＜0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 青贮前后营养和发酵指标变化（见表2）

由 表2可 知，2组 的CP含 量显著高于1组和3组（P＜0.05）；2组、3组 的LA和AA含 量 显 著 高 于1组（P＜0.05）。各组DM、NFC、Starch、ADF、NDF和BA含量均差异不显著（P＞0.05），且DM含量均在30%以上，Starch含量在28%以上。

表2 青贮前后营养和发酵指标变化Tab.2 Changes of nutrition and fermentation indexes before and after silage

2.2 青贮前后毒素指标变化（见表3）

由表3可知，全株玉米青贮前的4种毒素含量均超过限定值，且均显著高于青贮后（P＜0.05）。2组和3组的ZEA、T-2以及AFB1含量差异均不显著（P＞0.05）；2组DON含量显著低于3组（P＜0.05）。

表3 青贮前后毒素指标变化

Tab.3 Changes of toxin indexes before and after silage单位：μg/kg

3 讨论

3.1 高侵染锈病下青贮前后营养和发酵指标的变化

李旭业等[7]研究发现，添加乳酸菌制作全株玉米青贮能够显著提高饲料的CP含量。付浩等[8]通过试验得出，添加复合乳酸菌制剂发酵全株玉米青贮可提升饲料的发酵品质，进一步降低DM损失，并能够显著提高CP的含量，降低NDF和ADF含量。

大量试验表明，通过青贮或添加乳酸菌制剂均可改善饲料的营养和发酵品质。此结论与本试验结果不完全一致，尤其是在纤维成分上，尽管NDF和ADF的含量较青贮前有所降低，但均未达到显著水平。主要原因可能在于本试验材料为高度侵染锈病的青贮玉米，相关真菌和毒素含量较高，经过青贮加工甚至额外添加一定浓度的乳酸菌均无法明显提升发酵品质。并且在60 d充分发酵的情况下，乳酸菌均已成为优势菌；由LA和AA含量的数值变化可知，乳酸菌的补充对毒素的抑制作用不够强烈，若青贮期小于60 d，添加乳酸菌可能会对发酵主要指标具有更明显的促进作用。

王旭哲[9]试验发现，发酵过程中霉菌和酵母菌的数量与pH值、氨态氮（NH3-N）、总氮（TN）、NDF、ADF和水溶性碳水化合物（WSC）含量呈极显著正相关，表明真菌量的变化与营养和发酵的指标具有一定关联。

3.2 高侵染锈病情况下青贮前后毒素指标的变化

ZEA对敏感动物会产生雌激素样作用，对动物的繁殖性能具有负面影响[10]。T-2毒素是镰刀霉菌毒素的一种,与奶牛的胃肠道疾病有关，严重时可引起肠胃炎、肠道出血，甚至导致死亡[11]。DON具有免疫抑制作用,在免疫水平较低的动物体内毒性更强[10]。黄曲霉毒素（AFB）主要是由黄曲霉菌和寄生曲霉菌所产生，而AFB1是其中最具典型性的毒素之一。现有研究表明，几种毒素对动物的风险排序为：AFB＞ZEA＞DON[12]。

Jones等[13]研究发现，日粮中AFB1的浓度为20 μg/kg时，奶牛出现采食量和产奶量下降的情况。参照GB 13078—2017[14]中对相关植物性原料的要求以及农业农村部畜牧兽医局关于《奶牛养殖场玉米青贮饲料黄曲霉毒素防控技术指导意见》[15]要求，奶牛所用全株玉米青贮中ZEA限量值为≤1 000 μg/kg、T-2毒素限量值为≤500 μg/kg、DON限量值为≤5 000 μg/kg、AFB1含量限量值为≤30 μg/kg。本试验中，通过青贮过程4种毒素的含量显著降低，并已降到临界值或以下，与乳酸菌发酵产生有机酸抑制了霉菌繁殖存在很大关系。

研究发现，植物乳杆菌对AFB1的吸附率达到59.40%[16]，对菌丝体生物量和AFB的降解率可达6.31%[17]。通常认为乳酸菌对毒素的降解和抑制作用主要通过3方面：通过竞争的方式直接抑制霉菌生长，通过产生代谢产物抑制或降低霉菌的毒性以及借助乳酸菌细胞壁与毒素的物理结合清除毒素[18]。本试验中，在高侵染锈病的情况下，添加乳酸菌制剂的试验组与对照组在降低毒素方面的差异不显著，与李思齐等[19]和周磊等[20]的研究结论并不一致。原因可能是乳酸菌对锈病产生的霉菌或毒素的限制具有一定的临界值，在实际生产中毒素降低到阈值以下与玉米的锈病侵染程度、添加剂种类及使用情况、青贮制作与密封、青贮天数均存在很大关联，不可一概而论，需进一步详细研究加以验证。

4 结论

本研究结果表明，在高度侵染锈病及本试验条件下：与青贮前相比，常规青贮和乳酸菌添加剂青贮的主要营养指标差异不显著；常规青贮和乳酸菌添加剂青贮主要发酵指标优于青贮前，常规青贮和乳酸菌添加剂青贮的4种毒素含量均低于青贮前，但二者间差异不显著。