5種常用粗飼料的肉羊瘤胃外流速率

陳曉琳 孫 娟 陳丹丹 王 波 屠 焰 刁其玉*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，農(nóng)業(yè)部生物飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081;2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)草本植物應(yīng)用研究所，青島 266109)

瘤胃外流速率是預(yù)測反芻動(dòng)物飼糧和營養(yǎng)供給關(guān)系模型的重要依據(jù)，在瘤胃降解模型中參與預(yù)測飼料組分的動(dòng)態(tài)降解參數(shù)，進(jìn)而明確供給微生物生長的營養(yǎng)和供給小腸的未降解的營養(yǎng)。半體內(nèi)法是評定反芻動(dòng)物飼料營養(yǎng)價(jià)值經(jīng)典方法，可評價(jià)飼料在瘤胃內(nèi)有效降解率，但必須結(jié)合飼料瘤胃外流速率進(jìn)行計(jì)算方能得出。瘤胃外流速率，是指單位時(shí)間內(nèi)從瘤胃中流出的固體或液體體積占瘤胃內(nèi)容物體積的百分比，常用k值表示，單位是%/h或h-1。它的準(zhǔn)確性決定了整個(gè)瘤胃降解率參數(shù)值的可靠程度，準(zhǔn)確測定和利用k值是非常關(guān)鍵的。測定瘤胃k值經(jīng)典方法是消化試驗(yàn)，將待測飼料樣品用重鉻酸鉀溶液標(biāo)記［1］，飼料的纖維及蛋白質(zhì)成分均能與鉻形成穩(wěn)定的結(jié)合物，在瘤胃中幾乎不被微生物降解。Eliman等［2］研究表明，從直腸取糞樣與從瘤胃中直接取樣，所估測標(biāo)記飼料的k值二者呈現(xiàn)高度相關(guān)。這表明可以通過采集糞樣分析其含量的變化來確定飼料k值。粗飼料的種類繁多，k值在實(shí)際測定中，操作繁瑣，耗費(fèi)人力物力，不便于對每種飼料的k值進(jìn)行測定，顏品勛等［3］研究發(fā)現(xiàn)，相同類型或容重相近的飼料之間的k值可以互借。因此，人們應(yīng)用時(shí)多引用前人取得的k值，但它受飼料種類、動(dòng)物種類、動(dòng)物生理階段的影響，關(guān)于肉羊瘤胃的k值報(bào)道很少見，導(dǎo)致應(yīng)用時(shí)通常引用牛試驗(yàn)取得的參數(shù)值，造成試驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確性。本研究是在同一飼糧條件下，采用消化試驗(yàn)對5種常用粗飼料在肉羊瘤胃中的k值進(jìn)行測定分析，為準(zhǔn)確計(jì)算粗飼料的瘤胃降解參數(shù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)樣品

待測瘤胃k值的5種常用粗飼料為羊草、麥秸、苜蓿、地瓜秧和玉米秸，顆粒直徑為1 mm，其 常規(guī)營養(yǎng)成分見表1。

表1 5種粗飼料的常規(guī)營養(yǎng)成分(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Regular nutrient composition of five kinds of roughages(air-dry basis) %

1.2 試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)

本試驗(yàn)于2013年3月至2013年5月在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院南口中試基地試驗(yàn)羊場進(jìn)行。試驗(yàn)共55 d，首先進(jìn)行10 d的預(yù)試期;之后進(jìn)行正式試驗(yàn)，包括5期的正試期，每期5 d，正試期之間間隔為期5 d的過渡期。

1.3 試驗(yàn)動(dòng)物

選取體況良好、體重［(65.0±1.0)kg］相近的安裝有永久性瘤胃瘺管的杜寒F1代去勢公羊3只，于試驗(yàn)開始前進(jìn)行免疫和驅(qū)蟲處理。

1.4 飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)羊采取室內(nèi)單欄飼養(yǎng)，基礎(chǔ)飼糧為全混合顆粒飼料，精粗比為4∶6，每天于08:00和18:00共飼喂2次，共約為1 200 g，中午添加干草1次，約為200 g，自由飲水。預(yù)混料由北京精準(zhǔn)動(dòng)物營養(yǎng)研究中心提供，基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表2。

1.5 鉻標(biāo)記飼料的制備與飼喂

采用重鉻酸鉀溶液標(biāo)記飼料，用量按鉻占待測飼料干物質(zhì)的4%～14%計(jì)算，參照《飼料生物學(xué)評定技術(shù)》［4］中的方法進(jìn)行。標(biāo)記飼料投放量為50 g/只，與基礎(chǔ)飼糧混合均勻后飼喂，飼喂方式和時(shí)間一致，標(biāo)記飼料需全部采食，無剩余。

1.6 鉻標(biāo)記飼料穩(wěn)定性測試

分別稱取5種標(biāo)記飼料約2 g裝入尼龍袋中并固定到塑料管上，投入3只試驗(yàn)羊的瘤胃中培養(yǎng)24 h后，取出后清洗干凈，并在鼓風(fēng)干燥箱65℃下烘干48 h至恒重。干物質(zhì)的回收率的計(jì)算公式:

干物質(zhì)回收率(%)=［(瘤胃培養(yǎng)24 h后標(biāo)記飼料殘?jiān)|(zhì)量×殘?jiān)晌镔|(zhì)含量)/(標(biāo)記飼料質(zhì)量×干物質(zhì)含量)］×100。

1.7 樣品采集與測定

試驗(yàn)羊采食結(jié)束后(約30m in后)記為0時(shí)間點(diǎn)，于 4、8、12、16、20、24、28、32、36、40、44、48、52、56、60、72、84、96、108、120 h 進(jìn)行直腸取糞樣。糞樣在65℃下烘干、粉碎。參照《飼料中鉻的測定》(GB/T 13088—2006)［5］采用干灰化法進(jìn)行樣品前處理，采用火焰原子吸收儀(PerkinElmer AAS 800，美國)測定糞中鉻含量。鉻標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)購自鋼研納克檢測技術(shù)有限公司。

瘤胃k值由糞中鉻含量下降曲線確定，數(shù)學(xué)指數(shù)方程為:

式中:C0為糞中鉻的最高濃度(μg/g);Ct為糞中鉻達(dá)到C0之后不同時(shí)間點(diǎn)的濃度(μg/g);k為待測飼料的瘤胃外流速率(%/h);t為消化時(shí)間(h)。

糞中干物質(zhì)(DM)、有機(jī)物(OM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量參考張麗英［6］的方法進(jìn)行測定。

1.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析采用Excel 2010處理，數(shù)據(jù)相關(guān)方程采用SAS 9.1中的交互式數(shù)據(jù)分析的擬合程序進(jìn)行。

2 結(jié)果

2.1 鉻標(biāo)記飼料的穩(wěn)定性測定

5種鉻標(biāo)記飼料在肉羊瘤胃中培養(yǎng)24 h后的干物質(zhì)回收率如表3所示。5種鉻標(biāo)記飼料在肉羊瘤胃中穩(wěn)定性較好，不易被微生物降解，可以用作測定飼料的瘤胃k值。

表3 鉻標(biāo)記飼料的干物質(zhì)回收率Table 3 The dry matter recovery rate of Crmordanted roughages %

2.2 糞中鉻含量及與消化時(shí)間的關(guān)系

5種粗飼料被肉羊消化后不同時(shí)間的糞中鉻含量和相應(yīng)的回歸方程如表4所示。采食不同粗飼料的糞中鉻達(dá)到排放高峰期的時(shí)間不同，主要集中在20～28 h，鉻排放峰值有較大差異。采食5種鉻標(biāo)記粗飼料的肉羊糞中鉻含量與消化時(shí)間成指數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)(R2＞0.98)較高。由于 Ct=C0e-kt中，k值由鉻排放高峰期及以后時(shí)間點(diǎn)的鉻含量決定，故表4僅列出排放高峰期后的含量。

2.3 5種粗飼料的肉羊瘤胃k值與糞中鉻含量的一次方程

由數(shù)學(xué)指數(shù)方程Ct=C0e-kt可變形為一次線性方程kt=ln C0-ln Ct，該一次方程的斜率即為k值。鉻標(biāo)記羊草、麥秸、苜蓿、地瓜秧和玉米秸在糞中鉻排放峰值分別出現(xiàn)在 20、24、20、24和 20 h，此時(shí)的鉻濃度即為C0(表4)，再結(jié)合鉻排放達(dá)峰值后的各時(shí)間點(diǎn)的濃度(Ct)，可計(jì)算出k值，得到的一次方程如表5所示?？芍虿?、麥秸、苜蓿、地瓜秧和玉米秸的 k 值分別為 3.92%/h、3.07%/h、4.30%/h、4.63%/h 和 3.16%/h。

2.4 瘤胃k值與飼料營養(yǎng)成分的相關(guān)關(guān)系

對各標(biāo)記飼料的瘤胃k值與飼料原料中各主要營養(yǎng)成分進(jìn)行多元線性回歸得出，與CP的相關(guān)性最高，k=2.710 2+0.133 2 CP(R2=0.903 5，P=0.013 1)，而與 NDF、ADF 有相關(guān)的趨勢(R2＞0.60)，但不顯著(P＞0.05)。

3 討論

3.1 5種粗飼料的肉羊瘤胃k值比較

本研究是在尼龍袋方法測定粗飼料瘤胃降解率的基礎(chǔ)上，利用相同的試驗(yàn)動(dòng)物和同一飼糧飼喂水平對瘤胃降解數(shù)學(xué)方程中的k值進(jìn)行實(shí)測。不同的飼料種類間存在差異，羊草、麥秸、苜蓿、地瓜秧和玉米秸的瘤胃 k值分別為 3.92%/h、3.07%/h、4.30%/h、4.63%/h 和 3.16%/h。Susmel等［7］研究表明，鴨茅和苜蓿的瘤胃k值要高于草地草、梯牧草和牛毛草。本研究中，苜蓿的瘤胃k值要高于羊草，玉米秸要高于麥秸。劉美［8］的研究表明，當(dāng)山羊(體重20 kg)干物質(zhì)采食量為體重的 2.90% ～4.09% 時(shí)，花 生 秧 的 瘤 胃 k 值 為3.426%/h～3.811%/h。本研究肉羊的干物質(zhì)采食量約為1 294 g，約占體重的2%，地瓜秧的瘤胃k值為4.63%/h，高于前人得出的結(jié)果。劉建新等［9］研究將稻草單獨(dú)作為飼糧飼喂綿羊時(shí)，其k值平 均為 1.52%/h，本 研 究 麥 秸 的 k值 是3.07%/h。顏品勛等［3］測定牛在相近飼喂水平時(shí)羊草的瘤胃k值為2.93%/h，低于本研究測定的3.92%/h，這可能與每日飼喂時(shí)中午添加羊草有關(guān)。有研究表明，增加粗飼料的采食量，可以增加瘤胃內(nèi)液體和精料的流通速率［10］。王興菊［11］對苜蓿在山羊瘤胃中的k值測定為3.11%/h，但其飼糧的精粗比和飼喂量與本研究有較大差異。

表4 糞中鉻含量及與消化時(shí)間的關(guān)系Table 4 Fecal Cr content and the relationship w ith digestion time μg/g

表5 5種粗飼料的肉羊瘤胃k值與糞中鉻含量的一次方程Table 5 Linear equations of rum inal k value and fecal chrom ium content of five kinds of roughages in meat sheep

3.2 k值與飼料營養(yǎng)成分的關(guān)系

5個(gè)粗飼料樣品種類不同，地瓜秧的CP含量最高，其NDF和ADF的含量最低，k值最高，苜蓿的相關(guān)參數(shù)略低于地瓜秧，其k值稍低。這2種飼料的營養(yǎng)價(jià)值相對較高，其標(biāo)記飼料的k值高于羊草、玉米秸、小麥秸。本研究結(jié)果表明，k值與CP 呈強(qiáng)相關(guān)(R2=0.903 5，P=0.013 1)，與 NDF、ADF 相關(guān)系數(shù)較低(R2＞0.60，P＞0.05)。說明標(biāo)記飼料可能在瘤胃中為微生物提供的氮源比提供的碳水化合物充分，對k值的影響更大。飼料原料中的蛋白質(zhì)以及纖維物質(zhì)含量影響標(biāo)記飼料顆粒在肉羊瘤胃中的k值。

3.3 鉻在糞中的排放高峰期

由表4可知，同試驗(yàn)組的3只羊的糞中鉻達(dá)到排放高峰期的時(shí)間不同，但均在20～28 h，說明動(dòng)物間的差異較小。林春健等［12］在肉牛上的研究表明，鉻豆餅和鉻麩皮的氧化鉻在糞中達(dá)到高峰期的時(shí)間為28～36 h。馬麗娟等［13］在狍上的研究表明，鉻柞樹葉出現(xiàn)排放高峰期為36～40 h，鉻玉米面為28～32 h和鉻玉米青貯為28～36 h。鉻達(dá)到排放高峰期的時(shí)間與動(dòng)物種類和標(biāo)記飼料的類型有關(guān)，Aikman等［14］對不同品種的奶牛瘤胃k值表明研究，澤西奶牛瘤胃中液體和固體的流出速度顯著高于荷斯坦奶牛，說明動(dòng)物的品種是影響k值的先天生理因素。

3.4 k值差異的原因分析

本研究與前人的研究鉻的排放高峰期以及k值的不同，除去試驗(yàn)動(dòng)物本身的差異外，首先是飼喂水平的差異，包括干物質(zhì)的采食量、飼糧的精粗比、飼糧NDF的含量等。大多數(shù)的研究表明，當(dāng)飼料的精粗比一定時(shí)，瘤胃k值與采食量成正相關(guān)，Robinson 等［15］和 Tamm inga 等［16］對奶牛的 k值研究表明，當(dāng)精粗比為66∶33且從泌乳開始至結(jié)束干物質(zhì)的采食量逐步由 24.0 kg/d下降到6.0 kg/d時(shí)，鉻標(biāo)記方法測定表明k值有不成線性的下降，鈷-乙二胺四乙酸(Co-EDTA)標(biāo)記方法測定表明k值呈線性下降。許多研究表明，增加飼糧中的粗料比例能增加瘤胃中食糜的通過速度。Bosch等［17］研究表明，奶牛在高精料組和低精料組中，隨著NDF總采食量的增加，食糜中鉻的排出量增加。Colucci等［18］研究表明，在高采食量和低采食量組，標(biāo)記苜蓿和標(biāo)記大豆的k值與精料的比例呈負(fù)線性相關(guān)關(guān)系。大量的研究表明，飼喂水平是影響食糜流出瘤胃速度的首要因素，在飼喂水平和試驗(yàn)動(dòng)物一致的前提下，對k值的研究需再考慮其他因素。

標(biāo)記飼料的顆粒直徑大小也是影響k值的重要因素。瘤網(wǎng)胃孔口對機(jī)械刺激非常敏感，進(jìn)而通過迷走神經(jīng)引起反芻和腮腺分泌唾液。前人通過跟蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)，瘤胃中的食糜在流入皺胃之前已經(jīng)在瘤胃腹測位置被分解為極小尺寸的顆粒［19］。對從奶牛和綿羊的瘤胃遠(yuǎn)端到瘤胃中食糜的顆粒大小的研究表明，絕大多數(shù)的顆粒能夠通過 1 mm 的篩孔［20-21］，Eliman 等［22］研究表明，飼料顆粒通過瘤網(wǎng)胃口的臨界值為1.19 mm。Egan等［23］研究表明，標(biāo)記燕麥草顆粒的大小與k值成負(fù)相關(guān)關(guān)系，本試驗(yàn)粗飼料的顆粒直徑為1 mm，接近通過瘤網(wǎng)胃孔的臨界值。

Eliman等［2］研究表明，飼料顆粒結(jié)構(gòu)和飼喂水平不同，瘤胃內(nèi)小顆粒k值的變化范圍為0.0l%/h～0.10%/h。因此，本研究與前人研究的結(jié)果差異均在合理的范圍之內(nèi)。由于本研究在限定的飼喂水平條件下對k值進(jìn)行的測定，沒有對不同采食量和不同精粗比條件下的k值進(jìn)行系統(tǒng)研究，無法對k值與干物質(zhì)采食量、精粗比和飼糧中NDF含量等的關(guān)系進(jìn)行預(yù)測。本研究的結(jié)果可以為相似飼喂水平的肉羊瘤胃k值和瘤胃降解率提供參考。

4 結(jié)論

粗飼料種類不同，瘤胃的外流速率不同。羊草、麥秸、苜蓿、地瓜秧和玉米秸的 k值分別為3.92%/h、3.07%/h、4.30%/h、4.63%/h 和3.16%/h。本研究得出的羊草、麥秸、苜蓿、地瓜秧和玉米秸肉羊瘤胃外流速率可在相關(guān)研究中應(yīng)用。

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