Опубликовано 03.12 11:00

Заготовка, переработка и эффективное использование силоса

Силосование — это метод долгосрочного сохранения кормов, который является эффективным и широко распространенным, и характеризуется низкими затратами и простотой эксплуатации [ 1 ].

На начальном этапе силосования водорастворимые углеводы (ВРУ) расщепляются на углекислый газ, воду и энергию под действием дыхания аэробных бактерий. По мере истощения кислорода молочнокислые бактерии (МКБ), прикрепленные к корму, размножаются и преобразуют ВРУ в органические кислоты, тем самым создавая анаэробную и кислую среду, которая, в свою очередь, подавляет деятельность нежелательных бактерий, таких как клостридии, и снижает риск порчи корма [ 2 ]. Силосование — сложный процесс, включающий действия микробов и биохимические изменения. Это один из наиболее важных методов сохранения трав [ 3 ]. Было показано, что животные, потребляющие силос, повышают биодоступность животного белка и уменьшают выбросы метана [ 4 ]. На Земле доступно множество ресурсов силоса. Однако показатели использования силоса остаются низкими, что приводит к значительным потерям ресурсов и существенному ухудшению состояния окружающей среды. С другой стороны, ускоренный рост животноводства привел к постоянному ежегодному дефициту грубых кормов для животных. В связи с этим крайне важно изучить современное состояние дел в области заготовки, переработки и эффективного использования силоса.

Дефицит качественных ресурсов грубых кормов является основным фактором, сдерживающим развитие овцеводства во многих развивающихся странах. В Китае южный Синьцзян отличается своими обширными засоленными почвами и опустыниванием, характеризующимися минимальным количеством естественных осадков и неплодородной почвой. Следовательно, доступность качественных ресурсов грубых кормов в этом регионе заметно ограничена. Сахарное сорго (СС) было определено как перспективный корм, способный процветать в условиях высокой засоленности, полузасушливых и засушливых условиях. Солодка (СК) была охарактеризована как засухоустойчивая, солеустойчивая многолетняя бобовая трава. В этом исследовании Чэнь и др. (доклад 1) оценили характеристики силосования, продукты ферментации, усвояемость in vitro, аэробную стабильность и характеристики разложения в рубце силосных смесей с различными пропорциями СС и надземных частей СК. Было обнаружено, что силосование смесей SS и LC улучшает качество силоса, особенно при соотношении 50:50 по сухому веществу.

Наиболее эффективным методом силосования является провяливание в полевых условиях. Было показано, что этот процесс уменьшает количество сточных вод при силосовании, снижает протеолиз и дыхание, повышает уровень WSC как ферментативного субстрата и благоприятствует развитию молочнокислых бактерий по сравнению с клостридиями и энтеробактериями, тем самым снижая образование масляных кислот в анаэробных условиях. Крайне важно, чтобы штаммы молочнокислых бактерий не только выживали, но и функционировали в условиях повышенного осмотического давления во время силосования, что обусловлено оптимальным провяливанием кормов. Следовательно, необходимы простые лабораторные протоколы для выделения подходящих штаммов молочнокислых бактерий в качестве бактериальных добавок к кормам с высоким содержанием сухого вещества (СВ). Мартенс и соавторы (доклад 2) смоделировали среду с высокой осмоляльностью, не вызывая солевого стресса, чтобы выбрать подходящий индикатор продуктивности молочнокислых бактерий. Наконец, было показано, что разработанная жидкая питательная среда приближается к условиям с высоким содержанием СВ, что позволяет отбирать осмотолерантные гомоферментативные штаммы молочнокислых бактерий.

После открытия силоса силос внутри подвержен ряду проблем, включая загрязнение, гниение и аэробную порчу. Было показано, что бактерии биологического контроля, определяемые как тип биологического антисептика, являются весьма естественными и эффективными. Чжан и др. (вклад 3) провели скрининг штамма под названием D-2, который продемонстрировал антимикробную активность против микроорганизмов, вызывающих порчу силоса. В исследовании изучалось влияние этого штамма на ферментативный профиль, переваривание in vitro и газообразование, а также аэробную стабильность силоса. Штамм D-2 был выделен из гнилого цельнозернового кукурузного силоса и идентифицирован как Bacillus velezensis . В целом, было показано, что штамм D-2 обладает высоким уровнем устойчивости как к вызывающим гниение, так и к патогенным микробам, что облегчает его адаптацию к условиям, преобладающим при силосовании. Кроме того, было доказано, что он повышает аэробную стабильность и снижает потерю питательной ценности при силосовании, что позволяет предположить потенциальные методы предотвращения гниения силоса и образования парниковых газов.

В Бразилии кукуруза ( Zea mays L.) является наиболее широко культивируемой культурой для производства силоса. Это связано с ее высокой урожайностью, высоким содержанием энергии, хорошей питательной ценностью, легкостью ферментации внутри силоса и хорошими вкусовыми качествами для большинства жвачных животных. Однако условия окружающей среды значительно различаются в разных регионах выращивания и напрямую влияют на качественные и продуктивные показатели этого корма, что приводит к изменениям в качестве и урожайности силоса. В связи с этим, Нейман и др. (доклад 4) провели оценку химико-броматологического состава 498 образцов кукурузного силоса из мезорегионов Южной Бразилии во время летнего сбора урожая 2022/2023 года. Исследование показало, что силосы из регионов Юго-Запад-PR и Запад-SC показали более высокое соотношение быстроразлагаемых субстратов и превосходную питательную ценность. Напротив, силосы из Центрального Южного региона PR продемонстрировали более высокий уровень энергии, тогда как силосы из Северного региона PR, Северо-Западного региона RS и Западного региона PR продемонстрировали более высокий уровень трудноперевариваемых волокон и более низкую питательную ценность.

Использование полных смешанных рационов (ПСР) при производстве кормов для животных стало распространенной практикой, что позволяет обеспечивать сбалансированные по питательным веществам рационы и сокращать выбор корма животными. Было показано, что монензин (МОН) и эфирные масла (ЭЛО) обладают антимикробными свойствами, которые могут влиять на ферментативный профиль. В своем исследовании де Андраде и соавторы (доклад 5) оценили влияние использования ЭЛО и МОН на качество процесса силосования ПСР и определили основные изменения в ферментации ПСР при различных уровнях влажности. Исследование пришло к выводу, что стратегическое использование ЭЛО и МОН может эффективно улучшить качество ферментации ПСР за счет стимуляции кислотообразования и улучшения аэробной стабильности и может принести пользу жвачным животным. Исследование доказало, что ЭЛО взаимодействует с уровнем влажности силоса и влияет на его влияние на характеристики силосования. Следовательно, если уровень СВ в силосе превышает 40%, рекомендуется вводить большую дозу (ELO600, 600 мг эфирного масла лимонена на кг СВ), а для силосов TMR с уровнем СВ ниже 30% рекомендуется меньшая доза (ELO300, 300 мг эфирного масла лимонена на кг СВ).

Просо ( Setaria italica ) — одна из важнейших сельскохозяйственных культур в мире, отличающаяся низким потреблением воды по сравнению с другими зерновыми культурами и способностью произрастать на бедных почвах. Просо характеризуется высоким содержанием питательных веществ, в частности, обилием сырого протеина и клетчатки, что делает его весьма подходящим кормовым сырьем. Однако его высокая влажность может создавать значительные проблемы при хранении, а процесс производства качественного силосования цельного проса сложен из-за воздействия множества факторов. Чжао и др. (статья 6) исследовали влияние различных стадий роста (собранных на разных стадиях) и включение Lactiplantibacillus plantarum и растворимых углеводов на ферментативные профили и бактериальные сообщества цельного проса. Результаты показали, что на стадии теста наблюдаются самые высокие уровни WSC и сырого протеина. Было обнаружено, что на стадии теста содержание молочной кислоты и сырого протеина выше, чем на других стадиях, и на этой стадии был зарегистрирован самый низкий pH. В заключение исследования была дана рекомендация собирать просо на стадии теста и добавлять смесь сахара и Lactiplantibacillus plantarum для повышения качества силоса и аэробной стабильности.

Производителям молочной продукции крайне важно понимать влияние добавления ферментов и бактерий на смешанный силос для принятия обоснованных решений. Рами ( Boehmeria nivea L. Gaud.) — нетрадиционное волокнистое растение, которое используется в качестве корма для животных из-за своей важной питательной ценности. Его выращивают во многих регионах по всему миру. Ли и др. (статья 7) оценили химические изменения в силосе, приготовленном из различных пропорций слоновой травы и рами, в ответ на добавки ферментов и бактерий. Силос наилучшего качества был получен, когда соотношение слоновой травы и рами составляло 70:30, а дозы комплексного фермента и бактерий составляли 20 мг/кг и 200 мг/кг соответственно. Результаты показали, что на продукты ферментации влияют соотношения/типы кормов, в то время как ферменты и бактерии взаимодействуют не только друг с другом, но и с типами кормов, влияя на состав смешанного силоса, приготовленного из слоновой травы и рами.

Силосование биомассы из тополя и ивы, собранной для корма в вегетационный период, было продемонстрировано как жизнеспособный метод консервации; однако объем исследований, проведенных по этой теме, ограничен. Ларсен и др. (публикация 8) сосредоточились на хранении зеленой биомассы деревьев, собранной с тополя и ивы в вегетационный период, путем силосования, т. е. путем снижения pH до низкого значения около 4,0. Лабораторные эксперименты по силосованию показывают, что pH обычно недостаточно снижается в биомассе тополя и ивы во время силосования без применения кормовой добавки. Однако низкое значение pH можно наблюдать в биомассе ивы при добавлении дозы 2–5 кг на тонну сырой массы (СВ) муравьиной кислоты (78%) или при применении мелассы и/или молочнокислой аммония, что может обеспечить адекватное и быстрое снижение pH. В случае биомассы тополя молочнокислые бактерии и меласса, по-видимому, менее эффективны, в то время как муравьиная кислота, по-видимому, является более эффективной силосной добавкой. Данное исследование предоставляет комплексные рекомендации по обеспечению низкого pH при силосовании биомассы тополя и ивы.

Силосование высоковлажной травы представляет собой значительную проблему для получения хорошей ферментации, поскольку процесс силосования подвержен маслянокислому брожению и потере питательных веществ. Наиболее эффективным методом снижения содержания влаги в траве является провяливание в поле. Однако уборка травы не лишена своих трудностей, особенно в дождливых и влажных регионах. Следовательно, фермерам может быть приходится убирать траву и производить силос, когда уровень ее влажности высок. Итальянский райграс ( Lolium multiflorum Lam.) - это широко распространенная трава с хорошими вкусовыми качествами и высокой урожайностью для скота, которая процветает в весенние и зимние месяцы. Будучи высокоэнергетической травой, она хорошо подходит для корма жвачных животных и может использоваться в качестве свежей травы, сена или силоса. Тем не менее, исследования высоковлажного силоса итальянского райграса немногочисленны. Так, Ван и др. (вклад 9) оценили ферментативные профили, бактериальные сообщества, сети совместной встречаемости и их функциональные сдвиги, а также патогенные риски в силосе итальянского райграса (IR) с высокой влажностью. Результаты показали, что процесс ферментации снизил сложность бактериальных сетей в силосе IR. Метаболизм аминокислот и углеводов был ограничен на начальном этапе ферментации. Кроме того, 1-фосфофруктокиназа и пируваткиназа играли важную роль в ускорении образования молочной кислоты. Более высокая доля в категории «потенциально патогенных» наблюдалась в бактериальных сообществах силоса IR, чем в свежем IR. Был сделан вывод, что силос IR с высокой влажностью показал хорошие результаты с точки зрения качества ферментации, тогда как риски бактериального загрязнения и патогенов существовали после ферментации.

Люцерна ( Medicago sativa L.) является наиболее широко выращиваемой бобовой культурой в мире, с предполагаемым производством около 450 миллионов тонн на 30 миллионах гектаров. В последние годы производство люцерны в Китае ежегодно увеличивается, и в 2020 году было обработано 546 700 гектаров. Тем не менее, клостридиальная ферментация остается преобладающим процессом, ответственным за ухудшение качества силоса из люцерны прямого среза. В ответ на эту проблему часто применяются инокулянты молочнокислых бактерий (МКБ) для стимуляции ферментации молочной кислоты, поскольку другие технические способы демонстрируют некоторые неизбежные дефекты. В этом исследовании Чжэн и соавторы (публикация 10) провели скрининг целевых штаммов МКБ и идентифицировали и сопоставили ключевые виды Clostridia и МКБ в силосе из люцерны. Исследование пришло к выводу, что Enterococcus faecalis , Lentilactobacillus buchneri и Lactiplantibacillus pentosus могут быть использованы в качестве потенциальных инокулянтов молочнокислых бактерий для целенаправленного ингибирования клостридиальной ферментации. Это исследование углубило наше понимание механизма клостридиальной ферментации силоса и может сыграть важную роль в выделении целевых добавок молочнокислых бактерий для производства качественного силоса из люцерны.

Овес ( Avena sativa L.) считается одной из основных продовольственных культур и кормовых ресурсов в мировом масштабе. Он богат витаминами, пищевыми волокнами, углеводами, качественным белком и минералами, что делает его оптимальным выбором для корма скота. Тем не менее, сезонный характер производства овса может привести к колебаниям постоянного круглогодичного предложения травы, а неадекватные методы хранения приводят к огромным потерям свежей травы. Чтобы решить эту проблему, Хуан и др. (статья 11) исследовали влияние биологических добавок, а именно Bacillus subtilis (BS), ксиланазы (XT), Streptococcus bovis (SB) и их комбинаций, на продукты ферментации и микробное сообщество овсяного силоса с высокой влажностью. По сравнению с контролем (без добавок) группы SB и SBBS способствовали образованию молочной кислоты и снижали уровни пропионовой кислоты, уксусной кислоты, аммиачного азота и масляной кислоты в силосе. Напротив, обработка XT, SBXT и BSXT привела к снижению содержания кислой и нейтрально-детергентной клетчатки, а также к повышению уровня WSC. Был сделан вывод о том, что добавление SBBS и SB способствует улучшению качества силоса из фуражного овса, но BSXT, SBXT и XT проявили превосходную эффективность в разложении лигноцеллюлозы в траве.

1. Chen, F.; Wang, J.; Zhang, S.; Chaudhry, A.S.; Khanaki, H. Assessing Fermentation Quality, Aerobic Stability, In Vitro Digestibility, and Rumen Degradation Characteristics of Silages Mixed with Sweet Sorghum and Aerial Parts of Licorice. Agriculture 2024, 14, 212.

2. Martens, S.D.; Wagner, W.; Schneider, M.; Hünting, K.; Ohl, S.; Löffler, C. Screening Lactic Acid Bacteria Strains for Their Tolerance to Increased Osmotic Pressure and Their Suitability to Ensile High Dry Matter Forages. Agriculture 2024, 14, 825.

3. Zhang, C.; Zhang, Z.; Zhu, M.; Wang, Y.; Zhou, T.; Wan, F.; Zhang, Y.; Chen, L. Isolation of Bacillus velezensis from Silage and Its Effect on Aerobic Stability and In Vitro Methane Production of Whole-Plant Corn Silage. Agriculture 2024, 14, 830.

4. Neumann, M.; Baldissera, E.; Alessi Ienke, L.; Martins de Souza, A.; Piemontez de Oliveira, P.E.; Harry Bumbieris Junior, V. Nutritional Value Evaluation of Corn Silage from Different Mesoregions of Southern Brazil. Agriculture 2024, 14, 1055.

5. de Andrade, R.C.; Orrico Junior, M.A.P.; da Silva, Y.A.; Retore, M.; Fernandes, T.; Orrico, A.C.A.; Vargas Junior, F.M.d.; Amaral, I.P.d.O. Impact of Monensin Sodium and Essential Limonene Oil on the Fermentation and Chemical Composition of Total Mixed Ration Silages with Moisture Variations. Agriculture 2024, 14, 1319.

6. Zhao, N.; Hao, X.; Yin, M.; Li, C.;Wang, C.; Han, H. Influence of Growth Stages and Additives on the Fermentation Quality and Microbial Profiles of Whole-Plant Millet Silage. Agriculture 2024, 14, 1323.

7. Li, M.; Hassan, F.-u.; Akhtar, M.U.; Peng, L.; Xie, F.; Deng, Q.; Zhong, H.; Wei, K.; Yang, C. Fibrolytic Enzymes and Lactic Acid Bacteria Improve the Ensiling Characteristics of Ramie and Elephant Grass Mixed Silage. Agriculture 2024, 14, 1746.

8. Larsen, S.U.; Hestbjerg, H.; Jørgensen, U.; Kongsted, A.G. Ensiling of Willow and Poplar Biomass Is Improved by Ensiling Additives. Agriculture 2024, 14, 1853.

9. Wang, S.; Ding, C.; Tian, J.; Cheng, Y.; Xu, N.; Zhang, W.; Wang, X.; Nazar, M.; Liu, B. Fermentation Profile, Bacterial Community Structure, Co-Occurrence Networks, and Their Predicted Functionality and Pathogenic Risk in High-Moisture Italian Ryegrass Silage. Agriculture 2024, 14, 1921.

10. Zheng, M.; Li, Q.; Mao, P.; Tian, X.; Guo, Y.; Meng, L. Identification and Correlation Analysis of Key Clostridia and LAB Species in Alfalfa Silages Prepared with Different Cultivars and Additives. Agriculture 2024, 14, 1963.

11. Huang, Y.; Zhang, S.; Hu, M.; Yang, S.; Hui, A.; Zhang, W.; Wu, Z. Effects of Biological Additives on the Fermentation Quality and Microbial Community of High-Moisture Oat Silage. Agriculture 2024, 14, 2275.

1. Wang, S.; Ding, C.; Tian, J.; Cheng, Y.; Xu, N.; Zhang, W.; Wang, X.; Nazar, M.; Liu, B. An evaluation of storage length on ensiling characteristics, bacterial community compositions, co-occurrence networks, and their functional shifts and pathogenic risk in high-moisture oat silage. Chem. Biol. Technol. Agric. 2024, 11, 173. [Google Scholar] [CrossRef]

2. Zieliński, M.; Rusanowska, P.; Zielińska, M.; Dudek, M.; Nowicka, A.; Purwin, C.; Fijałkowska, M.; Dębowski, M. Influence of preparation of Sida hermaphrodita silages on its conversion to methane. Renew. Energy 2021, 163, 437–444. [Google Scholar] [CrossRef]

3. McDonald, P.; Henderson, A.R.; Heron, S. The Biochemistry of Silage; Chalcombe Publications: Abersytwyth, UK, 1991. [Google Scholar]

4. Bayat, A.R.; Tapio, I.; Vilkki, J.; Shingfield, K.J.; Leskinen, H. Plant oil supplements reduce methane emissions and improve milk fatty acid composition in dairy cows fed grass silage-based diets without affecting milk yield. J. Dairy Sci. 2018, 101, 1136–1151. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

Wang S. Silage Preparation, Processing and Efficient Utilization. Agriculture. 2025; 15(2):128. https://doi.org/10.3390/agriculture15020128

Фото: wikipedia

Перевод статьи «Silage Preparation, Processing and Efficient Utilization» автора Wang S., оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык