不同精粗比和菜粕水平對飼糧組合效應的影響

袁玖，萬欣杰，張金萍，楊海文

(1．甘肅農業(yè)大學動物科學技術學院，甘肅蘭州730070;2．蘭州聯(lián)邦飼料有限公司，甘肅蘭州730060)

飼料間組合效應(associated effect，AE)是指來自不同飼料來源的營養(yǎng)物質、非營養(yǎng)物質及抗營養(yǎng)物質間互作的整體效應［1］。AE的類型:1)當飼料的整體互作使飼糧內某養(yǎng)分的利用率或采食量指標高于各個飼料原料數(shù)值的加權值時，為“正AE”;2)若飼糧的整體指標低于各個飼料原料數(shù)值的加權值，為“負AE”;3)若二者相等，為“零AE”。作為反芻動物的飼料，包括小麥秸(wheat straw，WS)在內的所有農作物秸稈都存在著含氮量低、采食量少、消化性差、可利用能低等缺陷，單獨飼喂僅可作維持用能量飼料，嚴重制約了反芻動物生產(chǎn)水平的提高，限制了農作物秸稈的廣泛應用。為了有效地利用農作物秸稈資源，研究人員提出補飼適量易發(fā)酵碳水化合物和氮源等精飼料對于提高WS和氨化小麥秸(ammonium bicarbonate treated wheat straw，ABWS)的合理利用非常有必要。劉建新等［2］發(fā)現(xiàn)，補充氨態(tài)氮、蛋白質(尤其是對瘤胃蛋白)及可消化纖維源，可有效提高秸稈飼料的干物質采食量和消化率，改善反芻動物的生產(chǎn)性能。譚支良［3］發(fā)現(xiàn)在中等或較低飼料水平條件下，提供適宜的易發(fā)酵碳水化合物，可為微生物生長提供可利用能量，實現(xiàn)微生物對粗飼料的高效利用。

飼糧精粗比是決定瘤胃發(fā)酵特征的主要因素之一。反芻動物飼料間的AE在精飼料和粗飼料之間表現(xiàn)得最明顯。給生產(chǎn)水平較高的動物飼喂典型飼糧，當其采食量受到自身因素的限制而需用精料補充料的添加來滿足其能量需要時，就有可能發(fā)生飼料間負AE。王加啟和馮仰廉［4］發(fā)現(xiàn)精料和粗料的負AE點為精粗比大于70%。孟慶翔和熊易強［5］發(fā)現(xiàn)精料的比例為20% ～60%時對日糧干物質的消化率無顯著影響。在精粗比完全一致的前提下，AE仍有很大的不同。Bodine和Purvis［6］研究發(fā)現(xiàn)非結構性碳水化合物的補飼效果很大程度上取決于飼糧中蛋白質的水平。在相同精粗比下，蛋白質水平和能量與可利用氮的比例也可能會對AE產(chǎn)生影響。孫利娜等［7］認為飼料組合效應中補飼的應用主要包括補飼能量營養(yǎng)和含氮物質、過瘤胃蛋白、微量元素及易消化纖維等。陳偉?。?］報道，低精粗比條件下，稻草基礎飼糧中補飼適宜菜粕能提高動物的生產(chǎn)性能，產(chǎn)生正AE。研究AE的方法分為體外試驗、體內消化代謝試驗和動物試驗3種［9］。自Menke等［10］發(fā)現(xiàn)由于氣體產(chǎn)量同有機物消化率高度相關以來，體外產(chǎn)氣法被眾多學者應用于不同種類的飼料間組合AE研究。本試驗以WS和ABWS為基礎料，通過添加不同比例的玉米和菜粕，運用體外產(chǎn)氣法研究不同精粗比和菜粕水平對AE的影響。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

試驗材料為WS和ABWS，WS取自甘肅省永登縣。試驗時間為2011年12月。晾干的小麥秸稈切斷至3～5 cm保存?zhèn)溆?。ABWS是以尿素為氨源，每kg WS(按干物質計)，尿素用量為40 g，以適量水(使麥秸含水量為45%)均勻噴灑WS，密封后，25℃恒溫條件下貯存20 d。

1．2 試驗設計

試驗分別以WS和ABWS作為粗料，玉米(corn)和菜粕(rapeseed meal，RSM)為精料，共設置5個精粗比(70∶30，60∶40，50:50，40∶60，30∶70)，每個精粗比(concentrate∶roughage，C∶R)設 4 個菜粕比例(6%，12%，18%，24%)。各組合詳見表1。

1．3 試驗方法

1．3．1 體外培養(yǎng)體系 進行活體外瘤胃發(fā)酵培養(yǎng)，人工瘤胃緩沖液的配制按Menke和Steingass［11］方法配制，配方為:400 mL蒸餾水+0．1 mL微量元素溶液(A)+200 mL緩沖液(B)+200 mL常量元素溶液(C)+1．0 mL刃天青溶液(D)，用CO2氣體飽和并升溫至39℃后，加40 mL還原液(E)，繼續(xù)通入CO2，直至溶液由淡藍色轉變?yōu)闊o色。

調制成人工唾液的 A、B、C、D、E 各溶液配方如下，A、微量元素溶液:13．2 g CaCl2·2H2O+10．0 g MnCl2·4H2O+1．0 g CoCl2·6H2O+8 g FeCl3·6H2O，加蒸餾水溶解，定容至1000 mL;B、緩沖溶液:4．0 g NH4HCO3+35 g NaHCO3，加蒸餾水溶解，定容至1000 mL;C、常量元素溶液:5．7 g Na2HPO4(無水)+6．2 g KH2PO4(無水)+0．6 g MgSO4·7H2O，加蒸餾水溶解，定容至1000mL;D、指示劑溶液:0．1%(W/V)刃天青溶液，即100mg刃天青溶解于100 mL蒸餾水;E、還原劑溶液(現(xiàn)配現(xiàn)用):4．0 mL NaOH+625 mg Na2S·9H2O+95 mL蒸餾水。微生物培養(yǎng)液:將瘤胃液與人工唾液按1∶2的體積比混合，攪拌均勻即可。

表1 小麥秸或氨化小麥秸基礎料中添加不同比例的玉米和菜粕Table 1 Mixtures of the different corn and RSM w ith WS or ABWS basal diet

1．3．2 瘤胃液供體動物及其飼養(yǎng) 試驗動物為3只裝有永久性瘤胃瘺管的青年小尾寒羊，體重(30±5)kg。飼喂飼糧精粗比為30∶70，即小麥秸稈700 g/d和精料補充料300 g/d。每天喂料2次(8:00和16:30)，自由飲水。在早飼前抽取3只瘺管羊的瘤胃液，混合后經(jīng)4層紗布過濾至預熱處理過的收集瓶，置于39℃恒溫水浴箱中保存，連續(xù)通入CO2，待用。

1．3．3 體外培養(yǎng)程序 準確稱取待測飼料樣品約200 mg(干物質基礎)，置于體外產(chǎn)氣管中，加入始終用CO2氣體飽和的微生物培養(yǎng)液30 mL，排出注射器中氣體，用膠管和夾子封住注射器前端，記錄下產(chǎn)氣管活塞的初始刻度讀數(shù)(mL)。在39℃恒溫水浴鍋上放上自制72孔有機玻璃支架，將注射器頭朝下插入支架孔中培養(yǎng)(水浴鍋水面高度必須要淹沒注射器內培養(yǎng)液高度)(圖1)分別培養(yǎng)各飼料組合和4種飼料原料2，4，6，9，12，24，36，48，72，96 h。每個飼料組合3個重復。每批樣品培養(yǎng)時做3個空白樣，記錄注射器活塞的位置讀數(shù)(mL)，并記錄培養(yǎng)過程中空白管以上10個時間點的產(chǎn)氣量(gas production，GP)。在每次產(chǎn)氣管讀數(shù)后，均需兩手掌相對轉動注射器，起到振蕩器的作用以模擬瘤胃運動。某時間點的GP(mL)=該段時間樣品GP－對應時間段內空白管GP。

1．4 測定項目和方法

圖1 體外產(chǎn)氣培養(yǎng)設備Fig．1 The instrument of gas production in vitro

1．4．1 飼料常規(guī)營養(yǎng)水平 按常規(guī)法(AOAC)［12］測定WS、ABWS、玉米和菜粕的干物質(dry matter，DM)、粗蛋白質(crude protein，CP)、粗脂肪(ether extract，EE)和粗灰分(Ash)含量，按 Van Soest等［13］的方法測定中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)含量。

1．4．2 體外 GP 測定 2，4，6，9，12，24，36，48，72，96 h 的 GP。

式中，t為發(fā)酵開始后的某一時間(h);GPt為樣品在t時刻的產(chǎn)氣量(mL);Vt為樣品發(fā)酵t小時后培養(yǎng)管刻度讀數(shù);Vo為樣品在開始培養(yǎng)時空白培養(yǎng)管刻度讀數(shù);W為樣品干物質重(mg)。

1．4．3 產(chǎn)氣參數(shù)計算 利用‘fit curve’軟件(MLP;Lawes Agricultural Trust)，根據(jù)Фrskov和 McDonald［14］的產(chǎn)氣模型公式將各種樣品在2，4，6，9，12，24，36，48，72，96 h 時間點的 GP 代入，計算消化動力參數(shù)。模型公式為:

式中，t為發(fā)酵開始后的某一時間(h);a為快速產(chǎn)氣部分;b為緩慢產(chǎn)氣部分;c為b的產(chǎn)氣速度常數(shù);a+b為潛在產(chǎn)氣量。

1．4．4 組合效應的估算

組合效應=(實測值－加權估算值)×100/加權估算值

式中，實測值為實際測定的樣品產(chǎn)氣量(mL)，加權估算值=WS(ABWS)的實測值×WS(ABWS)配比(%)+玉米實測值×玉米配比(%)+菜粕實測值×菜粕配比(%)

1．5 統(tǒng)計分析

采用SPSS 16．0軟件進行統(tǒng)計分析，結果用平均值±標準差表示。采用ANOVA對數(shù)據(jù)進行多水平的二因子方差分析，當差異顯著時采用Tukey法進行多重比較，P＜0．05為差異顯著，P＜0．01為差異極顯著，P＞0．05為差異不顯著。

2 結果與分析

2．1 飼料營養(yǎng)水平及產(chǎn)氣參數(shù)

各飼料的營養(yǎng)水平及產(chǎn)氣參數(shù)見表2。氨化處理顯著提高WS的CP含量，從對照組2．07%提高到7．19%，增加了253．5%;EE含量增加了85．9%;降低了NDF的含量。各飼料中菜粕的CP含量最高達到35．07%，而玉米的體外潛在產(chǎn)氣量最高為86．3 mL，具有最高的消化率。

2．2 小麥秸組各組合產(chǎn)氣參數(shù)及組合效應

通過二因素方差分析得到結果(表3)，各精粗比間的24 h產(chǎn)氣量(GP24h)，70∶30組極顯著高于其他4個精粗比組(P＜0．01);60∶40組顯著高于50∶50組(P＜0．05)，極顯著高于40∶60和30∶70組(P＜0．01);50∶50組極顯著高于30∶70組(P＜0．01);40∶60組極顯著高于30∶70組(P＜0．01)。各精粗比間的潛在產(chǎn)氣量值(a+b)，70∶30組與60∶40組無顯著差異(P＞0．05)，極顯著高于其他3組(P＜0．01);60∶40組極顯著高于其他3組(P＜0．01);50∶50組極顯著高于30∶70(P＜0．01);40∶60組與50∶50組差異不顯著(P＞0．05)，極顯著高于30∶70組(P＜0．01)。各精粗比間的緩慢產(chǎn)氣速度常數(shù)值(c)，70∶30組極顯著高于其他4組(P＜0．01);60∶40組顯著高于50∶50組(P＜0．05)，極顯著高于其他3組(P＜0．01);50∶50組顯著高于60∶40組(P＜0．05)，與40∶60組無顯著差異(P＞0．05);40∶60組極顯著高于30∶70組(P＜0．01)。各菜粕水平間的緩慢產(chǎn)氣速度常數(shù)c值，6%和12%組極顯著高于18%和24%組(P＜0．01)。各精粗比間的組合效應值(AE)，70∶30組極顯著高于40∶60組和30∶70組(P＜0．01);40∶60組顯著高于30∶70組(P＜0．05)，其他各組間無顯著差異(P＞0．05)。

表2 飼料營養(yǎng)水平及產(chǎn)氣參數(shù)Table 2 Nutrient levels and in vitro gas parameters of experimental diets

2．3 氨化小麥秸組各組合產(chǎn)氣參數(shù)及組合效應

由表4可見，各精粗比組間的24 h產(chǎn)氣量(gas production，GP24h)和潛在產(chǎn)氣量值(a+b)，70∶30組與60∶40組無顯著差異(P＞0．05)，極顯著高于其他3組(P＜0．01);60∶40組極顯著高于50∶50組(P＜0．01)、40∶60組(P＜0．01)和30∶70組(P＜0．01);50∶50組極顯著高于40∶60組(P＜0．01)和30∶70組(P＜0．01);40∶60組極顯著高于30∶70組(P＜0．01)。各菜粕水平間的GP24h，6%組顯著高于18%組(P＜0．05)。各菜粕水平間的潛在產(chǎn)氣量值(a+b)無顯著差異(P＞0．05)。各精粗比間的緩慢產(chǎn)氣速度常數(shù)(c)，70∶30組極顯著高于其他4組(P＜0．01);60∶40組顯著高于50∶50組(P＜0．05)和40∶60組(P＜0．05)，極顯著高于30∶70組(P＜0．01);50∶50組與40∶60組無顯著差異(P ＞0．05)，極顯著高于30∶70組(P ＜0．01);40∶60組極顯著高于30∶70組(P＜0．01)。各菜粕水平間的緩慢產(chǎn)氣速度常數(shù)(c)，6%與12%組差異不顯著(P＞0．05)，與18%組差異顯著(P＜0．05)，與24%組差異極顯著(P＜0．01);12%組與18%組差異顯著(P＜0．05)，與24%組差異極顯著(P＜0．01);18%組與24%組無顯著差異(P＞0．05)。各精粗比間的組合效應值AE，30∶70組顯著高于70∶30組(P＜0．05)。各菜粕水平間的AE值，24%組顯著高于12%組(P＜0．05)。

由表3和表4可見，24 h產(chǎn)氣量(GP24h)、潛在產(chǎn)氣量(a+b)、緩慢產(chǎn)氣速度常數(shù)(c)、組合效應值(AE)4個指標在小麥秸(WS)基礎料和氨化小麥秸(ABWS)基礎料中不同精粗比和不同菜粕水平互作效應方面均未達到顯著水平(P ＞0．05)。

表3 小麥秸基礎料中添加不同比例玉米、菜粕體外培養(yǎng)后的產(chǎn)氣參數(shù)及24 h產(chǎn)氣量的組合效應值Table 3 Gas production character and associated effect at 24 h when different combinations of rapeseed meal and corn were incubated w ith WS

3 討論

通過分析，發(fā)現(xiàn)氨化處理提高了小麥秸含氮量，部分降低了中性洗滌纖維的含量，但是氨化小麥秸各時間點產(chǎn)氣量及潛在產(chǎn)氣量降低了。這可能是試驗操作時氨化小麥秸單獨培養(yǎng)時的3個重復中有2個發(fā)生注射器漏氣，導致可使用的數(shù)據(jù)只有1個。因此造成本試驗結果氨化小麥秸產(chǎn)氣量降低。不過，在氨化小麥秸與玉米、菜粕不同配比后(20個飼糧組合)，所表現(xiàn)出的正AE值，證明了氨化處理可以降低植物細胞壁結構性多糖含量，部分溶解細胞壁內的木質素和半纖維素，使中性洗滌纖維略有下降，改善秸稈的溶脹、持水力和脆性等物理特性，從而提高小麥秸的消化性。這與以往報道的研究結果一致［15］。

Sampth等［16］利用體外產(chǎn)氣技術測定了基礎飼糧與補充料混合物的產(chǎn)氣量，從而研究基礎飼糧與補充料之間的AE，該試驗顯示，少量易發(fā)酵的精飼料補充料能促進粗飼料的降解，從而產(chǎn)生正的AE。王典等［17］給40只5月齡白薩雜交母羊分別飼喂40%精料+60%全株玉米青貯料(對照組)、40%精料+45%全株玉米青貯料+15%馬鈴薯淀粉渣－玉米秸稈混合青貯料、40%精料+30%全株玉米青貯+30%馬鈴薯淀粉渣－玉米秸稈混合青貯、40%精料+15%全株玉米青貯+45%馬鈴薯淀粉渣－玉米秸稈混合青貯。結果表明，3個試驗處理組間乙酸等揮發(fā)性脂肪酸濃度、總揮發(fā)酸濃度、各種脂肪酸的摩爾比以及乙酸/丙酸和(乙酸+丁酸)/丙酸、各項血清指標、總蛋白含量均無顯著差異。馬鈴薯淀粉渣－玉米秸稈混合青貯料可以替代肉羊飼糧中75%的全株玉米青貯料，與精料組合后能產(chǎn)生正組合效應值。

表4 氨化小麥秸基礎料中添加不同比例玉米、菜粕體外培養(yǎng)后的產(chǎn)氣參數(shù)及24 h產(chǎn)氣量的組合效應值Table 4 Gas production character and associated effect at 24 h when different combinations of rapeseed meal and corn were incubated w ith ABWS

本試驗中，在小麥秸基礎料中添加不同比例精料(玉米和菜粕)多產(chǎn)生了負的AE，20個飼糧組合中有15個飼糧組合為負AE，但在精粗比70∶30時，在高菜粕水平18%和24%時產(chǎn)生了正AE;精粗比為40∶60時，菜籽粕為6%時AE最大，進一步表明對于反芻動物來講，保證能氮平衡非常重要，即高能需要高蛋白質飼糧，低能需要搭配低蛋白質飼糧，只有能氮比恒定，才能讓瘤胃內微生物發(fā)揮最大的降解效率。另外，在小麥秸基礎日糧中，不同精粗比間的AE值以70∶30組極顯著高于40∶60和30∶70組，表明小麥秸基礎日糧中以高精粗比和高菜粕水平組合時AE值應最大。本試驗中，氨化小麥秸組多表現(xiàn)出不同程度的正AE，即樣品的產(chǎn)氣量要高于各組成成分的加權產(chǎn)氣量，精粗比對AE有顯著的影響。氨化小麥秸基礎日糧中，各精粗比間AE值，30∶70組顯著高于70∶30組(P＜0．05)。各菜粕水平間AE值，24%組顯著高于12%組(P＜0．05)。說明使用氨化小麥秸時低精粗比和高菜粕水平組合時AE值最大?？梢?，使用氨化小麥秸要比使用小麥秸更能充分利用粗飼料，節(jié)省精飼料。對于充分利用非常規(guī)粗飼料資源，節(jié)約糧食意義重大。

崔占鴻等［18］采用體外產(chǎn)氣法評價了燕麥(Avena fatua)青干草分別與藏嵩草(Kobresia)、金露梅(Potentilla fruticosa)+珠芽蓼(Polyqonum viviparum)、線葉嵩草(Kobresia)3種天然牧草均按0∶100，25∶75，50∶50，75∶25，100∶0的比例兩兩組合后的發(fā)酵產(chǎn)氣特性。結果表明，不同牧草組合在發(fā)酵12～24 h的正組合效應較高，且隨著發(fā)酵時間的延長，各組合均呈組合效應量逐漸減弱的變化趨勢;且以燕麥青干草作為該地區(qū)天然草地反芻家畜的冷季營養(yǎng)補飼時，燕麥青干草分別與藏嵩草、金露梅+珠芽蓼、線葉嵩草草地型牧草均以50∶50比例組合較為合適。崔占鴻等［19］發(fā)現(xiàn)，青貯玉米秸稈與苜蓿青干草以25∶75、青貯玉米秸稈與燕麥青干草以50∶50、苜蓿青干草與燕麥青干草以25∶75或50∶50組合時AE較大，隨著發(fā)酵時間的延長，各組合呈現(xiàn)AE量逐漸減弱的變化趨勢。呂永艷等［20］報道，將苜蓿干草、青貯玉米秸和羊草(Leymus chinensis)分別按100∶0，80∶20，60∶40，40∶60，20∶80，0∶100比例兩兩組合，根據(jù)發(fā)酵結束后的產(chǎn)氣量、微生物蛋白產(chǎn)量和代謝能分別計算單項AE指數(shù)和多項AE指數(shù)(MFAEI)，結果表明，用單項AE指數(shù)評價AE的結果不完全一致，采用MFAEI進行綜合評價時，青貯玉米秸－苜蓿、青貯玉米秸－羊草、苜蓿－羊草3組依次按60∶40，40∶60，80∶20時能產(chǎn)生最大正AE，3組的MFAEI依次為0．12，0．83，0．09。本試驗通過給WS和ABWS補飼不同比例的玉米和菜粕，再次證明了反芻動物飼糧間存在AE，尤其是ABWS各組合間均表現(xiàn)出正AE值。

高靜等［21］依據(jù)組合效應綜合指數(shù)(MFAEI)理論，采用體外法測定苜蓿、番茄皮渣、玉米秸與小麥秸不同組合的pH值、24 h累積產(chǎn)氣量、有機物質降解率、微生物蛋白產(chǎn)生量、揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量，并結合MFAEI篩選出4組最優(yōu)飼草配方，即苜蓿/番茄渣/玉米秸=30/10/60;苜蓿/玉米秸=50/50;苜蓿/番茄渣/小麥秸=30/20/50;苜蓿/小麥秸=60/40。4組配方的多項組合效應值依次為0．80，0．85，0．82和0．78，以最大限度地發(fā)揮飼草間的正AE，控制和消除飼料間的負AE。張吉鹍等［22］就稻草與苜蓿(MSL)混合進行瘤胃體外發(fā)酵AE整體評定發(fā)現(xiàn)，經(jīng)改進的AE多項指標綜合指數(shù)(IMFAEI)對稻草分別添補0，20%，40%，60%，80%，100%的苜蓿在12，24，48 h時各組的 IMFAEI自高到低的排序依次為 MSL60(1．2711)，MSL40(1．2603)，MSL20(0．8265)，MSL80(0．6333)。

盧廣林等［23］研究了相同營養(yǎng)條件下肉牛秸稈型、苜蓿－秸稈型、青貯－秸稈型、苜蓿－青貯－秸稈型、黃貯－秸稈型、黃貯－苜蓿－秸稈型6組飼糧瘤胃體外發(fā)酵的AE，結果發(fā)酵參數(shù)變化顯著不同，進一步證實了反芻動物飼糧中飼料營養(yǎng)價值的非加性。本試驗結果與此一致。

4 結論

小麥秸基礎料中，20個飼糧組合中有15個飼糧組合為負AE，高精粗比70∶30高菜粕18%和24%時表現(xiàn)出正AE，低精粗比40∶60低菜粕6%和12%時表現(xiàn)出正AE;高精粗比和高菜粕水平組合時AE值最大。氨化小麥秸基礎料中，20個飼糧組合中有19個組合為正AE值;低精粗比和高菜粕水平組合時AE值最大?？梢?，使用氨化小麥秸要比使用小麥秸更能充分利用粗飼料，節(jié)省精飼料。

致謝:感謝蘭州聯(lián)邦飼料有限公司、甘肅正合生物科技有限公司在試驗材料等方面給予的大力支持。感謝甘肅農業(yè)大學動物科學技術學院李發(fā)弟博士和鄭琛博士對本試驗的指導和幫助。感謝浙江大學動物科技學院劉建新博士和王佳堃博士在試驗方法上給予我的無私幫助。

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