青貯玉米是玉米三大類型(籽粒玉米、青貯玉米、水果玉米)之一;是指在適宜收獲期內收獲包括果穗在內的地上全部綠色植株,并經切碎、加工后放置于青貯窖中,通過發酵制作成為供農畜食用的飼料。一般與普通(籽粒)玉米相比,青貯玉米具有生物產量高、纖維品質好、持綠性好、植株莖稈質量好、抗倒伏等特點。在歐美等畜牧業發達國家,有大量栽培分布;在中國主要分布于黑龍江省、遼寧省、吉林省、寧夏回族自治區、新疆等東北、華北和西北。青貯玉米可以在各種類型的土壤上生長,如土質疏松,深厚、有機質豐富的黑鈣土、栗鈣土和沙質壤土。
青貯玉米為一年生高大草本,其品種比普通玉米植株高大,稈直立,通常不分枝,基部各節具氣生支柱根;葉片扁平寬大,線狀披針形、劍形,互生,中脈粗壯;互生小穗單性,雌雄同株,雄花序頂生,由穗形總狀花序構成復總狀花序,雌花序生于葉腋,具纖毛,穎果呈黃色、白色紅色。雌花小穗成對縱列后發育成兩排籽粒。種子千粒重300~400克。
青貯玉米主要分為三類,分別是工業專用型、糧飼通用型和糧飼兼用型。其籽粒產量與普通玉米相當,青綠秸桿產量比普通玉米高67%以上,而且營養物質的含量和飼用價值要比普通玉米高得多,是食草動物的優質飼料。同時種植青貯玉米可以減少天然草地的壓力,解決秸稈焚燒引起的資源浪費、大氣污染等問題,對促進畜牧業良性發展,保護生態環境意義重大。
概念與分類
概念
青貯玉米是按收獲物和用途來進行劃分的籽粒、鮮食和青貯三大類型玉米中的一種,又稱青飼玉米。其是指在適宜時間段收獲包括果穗在內的地上全部綠色植株,經切碎和DL-乳酸發酵等青貯飼料方式加工后放置于青貯窖中,制作成為飼喂牛、羊等為主的草食牲畜的飼料或供工業生產的原料。
分類
國際分類
歐美國家在品種分類上有兩種類型——專用型和通用型。歐洲以德國為例,專用型和通用型審定時規定很明確,國家審定有專設的專用型青貯玉米組別,其專用型青貯玉米又分為飼料用、能源用兩種類型,作為能源用青貯玉米審定時設有“厭氧發酵產氣量”的專用標準要求。通用型就是既通過專用青貯玉米審定又通過普通玉米審定的品種,二者各有優點。美國在國家層面沒有青貯玉米分類,也沒有審定制度,但在大學、農場、奶肉牛養殖場的研究和利用中也是分為專用型和通用型兩種,如具有BMR基因的品種就是專用青貯玉米品種,其他經過示范、分析認為既適合收獲籽粒又適合青貯的品種屬通用型品種。
中國分類
在中國,由于對青貯玉米概念的認識存在差異,綜合考慮中國內習慣和國外的研究,大多是將青貯玉米分為3種類型:青貯專用型玉米、糧飼兼用型玉米和糧飼通用型玉米。其中青貯飼料專用型玉米是指產量高、品質好,在乳熟期至蠟熟期間,收獲玉米果穗內的整株玉米,如豫青貯23、大京九26、京科青貯516、北農青貯208等;青飼兼用型玉米主要是指在玉米成熟時期,先收獲玉米的果穗用于糧食或配合飼料,然后再收獲莖葉用作青飼料作青貯,如東陵白、科多4號和四川草玉米等;糧飼通用型玉米是指既可以作為普通型玉米品種(在成熟時期收獲玉米果穗用于糧食或配合飼料),也可以作為青貯玉米品種(在乳熟期至蠟熟期間,收獲玉米果穗在內的整株玉米),可根據糧用玉米和青貯玉米市場需求變化,適時調整應用方向。
育種現狀
國際育種
玉蜀黍屬(Zea mays L.)起源于美洲大陸,原產地是墨西哥或中美洲。隨著世界航海業的發展,玉米逐漸傳到了世界各地,并成為最重要的糧食作物之一。其中青貯玉米并不指玉米品種,而是鑒于農業生產習慣對一類用途玉米的統稱。隨著技術進步,青貯玉米已然成為世界上發達國家重要的飼料來源,且進行了大面積的推廣種植,例如美國利用青貯玉米作為食草家畜的主料就已有100多年的歷史。在美國,政府有專門的機構統計每個養殖場每年收貯多少畝青貯玉米。德國亦是如此,他們不僅把青貯玉米作為食草家畜的主飼料,還把青貯玉米作為一種高效能源作物種植利用,用全株青貯玉米通過發酵制作甲烷進行發電。也正因為此,歐美國家全株青貯玉米的種植和利用十分普及,并得到了國家的高度重視,用青貯玉米飼喂草食家畜實現了全覆蓋。據統計,2016年,美國和歐洲青貯玉米種植面積分別為266.67萬hm2和614.47萬hm2,共占玉米總種植面積的49%。
中國育種
相比于最早進行青貯玉米研究的西方發達國家,中國研究青貯玉米的起步時間比較晚,直到1977年中國農業科學院作物研究所引進墨白1號綜合種,才開始青貯玉米研究。1985年北京市審定的京多1號是中國首次審定的青貯玉米品種。“七五”期間中國將青貯玉米育種列入國家科技攻關計劃,先后育成了遼原1號、科多4號、太多1號、遼青85、科青1號等青貯玉米品種。2002年國家青貯玉米區域試驗正式啟動,截止到2017年,中國已有28個青貯玉米通過審定,除錦玉青貯28、桂青貯1號為三交種外,其余都是單交種,并在生產上示范推廣,但截止到2017年,中國青貯玉米種植面積只有146.67萬hm2,其中包括26.67多萬hm2的糧改飼面積以及40多萬hm2青貯玉米,種植規模遠小于歐美國家。
優勢與區別
優勢
生產優勢:青貯玉米在生產和利用上具有較大的生產潛力和較高的飼用價值。集中表現如下:單位面積生物學產量較高,利于養殖業結構調整。較高的營養價值,適口性好、消化率高。種植成本低,效益好,同時其安全性和耐貯存的特點是其他類飼料無法相比的。
生態環保優勢:青貯玉米種植可全株飼用,既可以避免秸稈焚燒污染環境,還可以生產優質飼草飼料,促進畜牧業良好發展;同時青貯玉米的形態結構特殊,且是C4作物,光合效率高,吸收固定二氧化碳能力強,對于凈化大氣作用顯著。
區別
青貯玉米與普通玉米有5點主要區別:(1)生理特征不同,青貯玉米品種比普通玉米植株高大,一般在2.5~3.5m,最高可達4m,以獲取更高的生物產量和干物質;與普通玉米相對比,青貯玉米的持綠性更加出色,纖維成分的品質更好;(2)收獲期不同,青貯玉米的最佳收獲期為子粒乳熟后期至蠟熟前期,普通玉米在子粒乳線完全消失、黑色層出現后收獲;(3)用途不同,普通玉米除了是重要的飼料外,也是極為重要的糧食和工業原料,以收獲子粒為主;青貯玉米主要用于飼料,以生產鮮秸稈為主;(4)產量與品質要求不同,青貯玉米主要用于制作優質青貯飼料,不僅要求果穗結實性好、具有較高的淀粉含量,還要求植株有較高的生物產量及較好的纖維品質,利于草食牲畜的消化吸收,普通玉米僅要求子粒的品質及產量;(5)育種方向不同,青貯玉米莖稈高、持綠性好、汁液豐富,有利于增加草食牲畜的食草量,普通玉米則是要求莖桿低、耐密、成熟早、脫水快。
形態
青貯玉米為一年生高大草本。
根、莖
青貯玉米品種比普通玉米植株高大,稈直立,通常不分枝,一般在2.5~3.5米,最高可達4米,基部各節具氣生支柱根。
葉
全株有葉15 ~22片,葉片扁平寬大,長80~150厘米,寬6~15厘米,線狀披針形,劍形,互生,基部圓形呈耳狀,無毛或具柔毛,中脈粗壯,明顯邊緣微粗糙呈波狀皺紋,正面有茸毛,葉片數與節數對等。
花
互生小穗單性,雌雄同株,雄花序頂生,由穗形總狀花序構成復總狀花序,雌花序生于葉腋,外層被數層鞘狀苞片包裹,具纖毛。
果實與種子
穎果呈黃色、白色紅色。雌花小穗成對縱列后發育成兩排籽粒。谷穗外被多層變態葉包裹,稱作包皮。種子千粒重300~400克。
分布
世界分布
青貯玉米在歐美等畜牧業發達國家,特別是在奶牛、肉牛、奶羊和肉羊生產發達的地區,都大量栽培分布。其中法國和德國種植的青貯玉米面積最大;英國、丹麥、盧森堡和荷蘭等國種植的玉米幾乎全部是青貯玉米。而作為第一大玉米生產國的美國,其青貯玉米主要集中種植在威斯康星州、紐約州和明尼蘇達州等。
中國分布
在中國,青貯玉米空間分布不均衡,其中黑龍江省、內蒙古自治區、河北省、新疆等東北地區、華北和西北是青貯玉米主要集中種植分布區。
習性
青貯玉米是喜溫作物,全生育期要求較高的溫度,生物學有效溫度為10°C,發芽最適溫度為28~35°C,40°C以上停止發芽,開花期要求25~26°C,不同青貯玉米品種對溫度的要求也不相同。青貯玉米是短日照植物,在短日照(8~10小時)條件下可以開花結實,且具有較強的光合作用能力。青貯玉米的植株高,葉面積大,因此需水量也較多,生長期間最適降水量為410~ 640毫米,干旱影響青貯玉米的產量和品質,一般夏季降雨低于150毫米的地區不適于種植青貯玉米,而降水過多,影響光照,增加病害,倒伏和雜草為害也影響青貯玉米的產量和品質的提高。雖然青貯玉米需水較多,但相對需水量不太高,其有強大的根系,能充分利用壤中的水分,在溫度高、空氣干燥時,葉片向上卷曲,減少蒸騰面積,使水分吸收與蒸騰適當平衡,蒸騰系數為240~370,其對土壤要求不嚴格,土質疏松、深厚、有機質豐富的黑鈣土、粟鈣土和沙質壤土,pH值為6~8都可以種植青貯玉米,但在其生長期間,對土壤中氮、磷、鉀、硫、鈣和鎂等元素的要求較高。
繁殖
玉米作物有90%-95%的概率是進行異花授粉的,但也會進行自花授粉,強降雨和超過35°C的氣溫會對玉蜀黍的授粉和種子質量產生不利影響。其雄蕊花絲細長,花藥懸垂,易受到風吹動而飄散花粉,故其傳粉媒介是風。此外,蜜蜂屬、雙斑花蜂、切葉蜂、沒藥樹蜂等昆蟲都是玉米作物的訪花昆蟲。而青貯玉米一般選擇人工授粉,以提高結實率,增加產量。人工授粉的時間一般選擇在雌穗吐出花絲后進行,先采取雄穗上的花粉轉入到授粉器中,選擇合適的時間授粉,一般需要授粉3次左右,分別在吐絲的早、盛、末期進行,以提高授粉成功率。當授粉成功后,雌穗的花絲會萎縮枯死。
栽培
選地整地
由于青貯玉米植株高大、生物產量高、需肥需水多、根系發達,應選擇地勢平坦、土壤有機質含量高、土層深厚、土壤疏松的地塊,不能選擇低洼地,青貯玉米不耐澇,要求排灌水良好。在種植前需要對地塊進行精細的整地,同時還需要施入有機肥,在耕后要將地面耙平,土壤耙細。
品種選擇
青貯玉米的品種較多,不同品種的性狀不同,因此需要根據當地的氣候條件、土壤條件、種植目的等選擇適合的品種。一般需要選擇不早衰、抗病蟲害能力強、抗倒伏、產量高、適應能力強的品種。在確定好品種后,要注意購買有質量保障的種子,要求顆粒飽滿,成熟度好。
播種栽培
在播種前需要對種子進行處理,播種還要選擇合適的時間,春播一般在土壤5~10cm的溫度穩定在10℃時進行;夏播則季節性較強,要搶時播種,以爭取更多光熱資源,同時還能利用前茬作物的水分、養分資源,播種時要確定好種植密度,根據選擇的品種和地力確定,做到合理密植。
田間管理
在玉米發芽出苗后要做好查苗補苗的工作,保證無缺苗斷壟的現象發生。還要做好中耕除草高培土的工作,以清除雜草,避免發生倒伏。青貯玉米對水肥的需求量較大,因此在整個生育期要做好澆水和施肥的工作,除了在播種前施足基肥外,還需要做好追肥的工作,同時要注意,青貯玉米不耐澇,受澇易死亡。如果遇到干旱天氣要及時的灌水,雨水多時則要及時的排澇。
病蟲害防治
青貯玉米在生長期間主要的蟲害包括地老虎、紅蜘蛛、玉米螟等,主要病害大斑病、紋枯病、銹病、黑粉病等,在防治病蟲害時要采取農業防治、生物防治和化學防治相結合的方法,做到預防為主、防治結合。需要加強各時期的病蟲害監測工作,一旦發生應及時采取有效的措施,同時有針對性的使用藥劑治療。
適時收獲
青貯玉米收獲最佳時期在8月中旬,一般在吐絲20天左右蠟熟期收獲,干物質含量在30%~35%,淀粉含量30%以上,此時營養物質和植物學產量最高。乳線下移至1/2~3/4階段為最佳收獲期,因此收獲前要仔細觀測乳線位置。
用途
飼用原料
青貯玉蜀黍屬有著“飼料之王”的美譽,與一般普通玉米相比,具有生物產量高、纖維品質好、持綠性好、抗性強、攝入量高、消化率高、營養物質含量高、適宜用厭氧發酵的方法進行封閉青貯的特點,在美國等發達國家奶牛的日糧配方中一般占到粗飼料的80%左右。進入21世紀以來,青貯玉米種植面積呈現快速上升的趨勢。它的全株均可被利用,其秸稈營養豐富,糖分、胡蘿卜素、維生素B1和維生素B2含量高,既可在高密度下生產青飼料,又可在正常密度下生產糧食,同時收獲青飼料,是世界上用于生產奶、肉等畜產品最重要的飼料來源。而隨著中國畜牧業養殖水平的不斷提高,人們對全株青貯玉米利用率和轉化效率“雙高作物”認識逐步增強,已初步形成青貯玉米種子企業、青貯生產企業、青貯消費企業等循環產業鏈。
生態保護
傳統的飼養方式導致草原沙化嚴重,生態環境遭到破壞,草原畜牧發展停滯,無法滿足人們日益增長的肉蛋奶的需求,因此,通過種植青貯玉米為畜牧養殖提供充足的飼草飼料以減少天然草地的壓力,使草原植被得以休息,可以達到改善生態環境的目的。青貯玉米的種植還可以解決秸稈焚燒引起的資源浪費、大氣污染等問題,在促進畜牧業良性發展,保護生態環境中意義重大。此外,青貯玉米的形態結構特殊,且是C4作物,光合效率高,吸收固定二氧化碳能力強,對于凈化大氣作用顯著。
品種劃分
雜優品種
在中國根據青貯玉米品種審定提供親本自交系來源,對其28個通過審定的青貯玉米的50個親本自交系劃分雜交優勢群,主要可劃歸為溫熱I群、瑞德黃、旅大紅骨、塘四平頭、熱帶種質和高油6個雜種優勢群。依據上述親本自交系所屬雜種優勢群,可將28個青貯玉米品種大致歸為旅大紅骨×溫熱I群、溫熱I群×高油、瑞德黃×塘四平頭、塘四平頭×熱帶種質等雜優模式。溫熱I群×瑞德黃有8個品種,占28個青貯玉米品種的28.6%;旅大紅骨×溫熱I群有4個品種,占14.3%,如河南省大京九種業有限公司育成的豫青貯23,山西省強盛種業育成的晉單青貯42,這類雜優模式的特點是單株生物產量高、果穗大、活稈成熟、抗倒伏、抗逆性強。瑞德黃×熱帶種質玉青貯飼料04889等3個品種,占10.7%,由四川雅玉科技開發有限公司選育而成,雜優模式特點是植株高大、生物鮮重高。溫熱I群×高油群有中國農業大學青貯GY4515、中農大青貯67,這類雜優模式特點是植株持綠性好、油分含量高。
其中中國評價青貯玉米品質指標主要有三個:粗蛋白含量、酸性洗滌纖維(ADF)和中性洗滌纖維(NDF)。粗蛋白提供動物所需的蛋白質,其含量越高,品質越好,而28個國審青貯玉米品種達品質一級標準的有13個,二級標準的15個品種。
主要品種
青貯工藝
青貯飼料是一種通過發酵來保護飼料或提升飼料營養價值的古老方法,其發酵過程是一個復雜的微生物活動和生物化學變化。青貯飼料中存在的微生物種類很多,主要有乳酸菌、腐敗菌、霉菌和酵母菌等,它們在青貯過程中呈現不同的活動狀態和作用。一般青貯發酵過程大致分為好氧性活動、乳酸發酵和穩定保存期3個階段。青貯的方法主要有常規青貯和混合青貯,常規青貯包括收割原料、切碎與裝填、壓實、密封與管理4個步驟;混合青貯飼料主要包含3類:干物質含量低的原料與干物質含量高的原料混合青貯、含可發酵糖少的原料與富含糖的原料混合青貯和提高了營養價值的配合青貯飼料。盡管青貯實踐己有很長的時間,但由于青貯發酵過程受很多因素影響,十分復雜,因此人們仍未完全掌握青貯發酵的進程,也沒有一種青貯添加劑被認為是絕對有效的。但青貯飼料為反芻亞目生產帶來了經濟效益,促使人們不斷地探索青貯發酵規律及其調控措施。
生產現狀
國際生產
據統計,2014—2016年以及2019年歐洲的青貯玉米種植面積分別為607.65萬hm2、618.56萬hm2、614.47萬hm2、614.47萬hm2;其中法國和德國種植的青貯玉米面積最大,超過歐盟國家種植面積的一半;而美國從2016年到2019年的青貯玉米面積穩定在266.67萬hm2左右,且青貯玉米種植區分布更為集中,主要位于美國中北部,像威斯康星州、紐約等地區均種植有大量青貯玉米。通過觀察各國青貯玉米種植面積的變化情況,發現其年際間變化較小。可能是由于當地青貯玉米產業達到飽和狀態,現有的青貯玉米足夠滿足生產需要,因而其種植面積總體來說較為穩定。
中國生產
與歐美等乳畜業發達國家相比,中國處于青貯玉米的初期發展時期,對青貯玉米的認識水平較低,利用率低,青貯玉米產業起點低、起步時間晚,品種少,全國絕大多數地區均以普通玉米種植為主,在收獲玉米果穗后對剩余秸稈部分進行青貯處理,僅少數乳制品企業、大型家畜養殖廠等需要大量青貯的周邊地區種植青貯玉米,因而青貯產業規模不夠。
此外,中國不同地區的青貯飼料產業規模各異,空間分布不均衡,僅少部分品種能普遍適應中國各地氣候,種植區域較廣,如中原單32號和中北410。而如內蒙古自治區、新疆、河北省、黑龍江省等地區因奶牛養殖業起步早且發展基礎好,對青貯飼料的需求量大,從而帶動當地青貯玉米產業的發展,促使青貯玉米產業逐漸聚集在西北、華北和東北地區。
產業發展
國際發展
美國養殖場把全株青貯玉米作為食草家畜的主料已有100多年的歷史,其絕大部分專業化養殖場均是種養一體化,這種模式能自動“把種植的高效和養殖的高效有機結合”起來,實現種、養產業經濟效益的最大化與社會效益的最大化的高度一致。同時在美國以威斯康星州為例,建有健全的青貯玉米品種示范體系,德國也是如此,利用各州各級種子管理部門負責已審定品種的示范展示,對所有示范品種進行分析檢測,每年都把所有試驗檢測數據公開發布到網上,指導性的向農民、農場主推薦最適宜本地區種植的品種。此外,歐美各國多數都建有青貯玉米飼料、品種的研究評價機構,例如美國農業部設有青貯飼料研究中心,設在威斯康星大學,專門從事青貯飼料的品質分析研究、食草家畜飼料最佳配方飼喂試驗研究,也正因為此,歐美國家全株青貯玉米的種植和利用十分普及,并得到了國家的高度重視,用青貯玉米飼喂草食家畜實現了全覆蓋。
中國發展
中國在進入21世紀以后,青貯玉米種植面積呈現快速上升的趨勢,青貯玉米審定品種數量也呈現爆發式增長,2016年國家及省級審定青貯玉米品種7個,2019年則達到峰值50個。從全國調研的種植成本及利潤分析來看,種植青貯玉米的收益比較可觀,中國現已初步形成青貯玉米種子企業、青貯生產企業、青貯消費企業等循環產業鏈,如2018年在廣西壯族自治區地區,為推進扶貧產業的發展,廣西玉米創新團隊與都安瑤族自治縣農業農村局聯合創建了位于都安高嶺鎮的面積600畝糧飼通用型玉米新品種新技術示范基地,通過開展糧飼通用型(青貯飼料)玉米試驗、示范、推廣,推進品種結構調整,實現青貯玉米高產優質的生產,支持當地扶貧產業發展。隨著中國畜牧業養殖水平的不斷提高,人們對全株青貯玉米利用率和轉化效率“雙高作物”認識逐步增強,青貯玉米在成為奶牛主要日糧的基礎上,將進一步成為肉牛、羊等反芻亞目的優質飼料,青貯玉米產業將迎來新一波發展。
參考資料 >
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