西藏地區(qū)不同牧草體外發(fā)酵特性研究

李　斌　陳　亮　巴桑珠扎　奧斯曼　周傳社

(1.西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，拉薩850000；2.中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南省畜禽健康養(yǎng)殖工程技術(shù)中心，農(nóng)業(yè)部中南動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)觀測試驗(yàn)站，長沙410125；3.湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙 410128)

*同等貢獻(xiàn)作者

西藏地區(qū)不同牧草體外發(fā)酵特性研究

李斌1陳亮2*巴桑珠扎1奧斯曼1周傳社2,3**

(1.西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，拉薩850000；2.中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南省畜禽健康養(yǎng)殖工程技術(shù)中心，農(nóng)業(yè)部中南動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)觀測試驗(yàn)站，長沙410125；3.湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙 410128)

摘要：本文旨在利用體外產(chǎn)氣法評定西藏地區(qū)不同牧草營養(yǎng)價值。選取西藏地區(qū)5種常見牧草，通過單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用體外產(chǎn)氣法評定5種牧草體外發(fā)酵48 h累積產(chǎn)氣量、理論最大產(chǎn)氣量(Vf)、初始產(chǎn)氣速率(FRD0)、達(dá)到最大產(chǎn)氣量一半時所需時間(t0.5)、體外干物質(zhì)消失率(IVDMD)、體外中性洗滌纖維消失率(IVNDFD)、pH、氨態(tài)氮(NH3-N)濃度以及揮發(fā)性脂肪酸(VFA)產(chǎn)量。結(jié)果表明，體外發(fā)酵48 h后，葦狀羊茅體外48 h累積產(chǎn)氣量、Vf、FRD0、IVDMD及甲烷(CH4)、乙酸、丙酸、丁酸和總VFA產(chǎn)量均顯著高于其他4種牧草(P<0.05)，但其體外發(fā)酵pH及乙酸/丙酸顯著低于其他4種牧草(P<0.05)；紫花苜蓿體外NH3-N濃度最高，顯著高于其他4種牧草(P<0.05)。綜上分析，葦狀羊茅體外發(fā)酵效果最佳，與其他試驗(yàn)?zāi)敛菹啾?，更容易被瘤胃微生物降解利用?/p>

關(guān)鍵詞：西藏；牧草；體外發(fā)酵

草地畜牧業(yè)一直是西藏的重要經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，幾十年來一直占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值的60%左右[1]。近年來，隨著西藏人口增加和畜牧業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，傳統(tǒng)的單純依賴天然草地和以作物秸稈為主的畜牧業(yè)生產(chǎn)模式已不能滿足牲畜對飼草的需求[2-3]。而隨著家畜數(shù)量的不斷增加，導(dǎo)致草畜之間矛盾日益突出，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，嚴(yán)重影響西藏地區(qū)畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)的平衡、穩(wěn)定與發(fā)展[4]。因此，大規(guī)模人工種植適合西藏特殊生長環(huán)境的牧草，對滿足西藏地區(qū)畜牧業(yè)生產(chǎn)對牧草的需求、維持西藏地區(qū)生態(tài)平衡穩(wěn)定、促進(jìn)藏區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等都具有重要意義。

近年來，學(xué)者對西藏地區(qū)牧草以及作物秸稈的研究較多。曲廣鵬等[5]通過對西藏農(nóng)區(qū)牧草和飼草作物引種試驗(yàn)表明，燕麥、多花黑麥草、飼用玉米、綠麥、紅莧5種牧草適合在西藏農(nóng)區(qū)及河谷地區(qū)種植，但其并未對這5種牧草進(jìn)行相關(guān)的營養(yǎng)價值評價。張中岳[6]對西藏地區(qū)28種牧草的營養(yǎng)價值及瘤胃降解特性進(jìn)行了評價，為進(jìn)一步研究西藏牧草提供了寶貴的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。張吉等[7]研究了添加劑對西藏燕麥和箭筈豌豆混合青貯品質(zhì)的影響，結(jié)果表明添加糖蜜能顯著提高混合青貯的品質(zhì)。孫肖慧等[8]和李君風(fēng)等[9]通過向西藏地區(qū)燕麥和紫花苜?；旌锨噘A中添加4%糖蜜或3.5%乙醇或0.4%乙酸獲得優(yōu)質(zhì)青貯飼料。趙慶杰等[10]通過向西藏青稞秸稈和多年生黑麥草混合青貯中添加糖蜜和乳酸菌顯著提高了混合青貯發(fā)酵品質(zhì)。原現(xiàn)軍[11]對西藏作物秸稈與牧草混合青貯進(jìn)行了研究，均有效地提高了混合青貯的發(fā)酵品質(zhì)。綜上，目前對西藏地區(qū)牧草及作物秸稈的研究多數(shù)集中在西藏地區(qū)青貯料的研究領(lǐng)域，而對牧草干草瘤胃降解特性研究鮮有報(bào)道。因此，本試驗(yàn)利用體外產(chǎn)氣技術(shù)，對西藏拉薩地區(qū)常見牧草的瘤胃體外發(fā)酵參數(shù)進(jìn)行研究，并通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，篩選出易被瘤胃微生物降解利用的牧草，以期為西藏地區(qū)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1樣品采集及處理

試驗(yàn)?zāi)敛?紫花苜蓿、黑麥草、蘆葦、葦狀羊茅、燕麥)采集于西藏自治區(qū)貢嘎縣崗堆鎮(zhèn)吉納村草場，牧草經(jīng)65 ℃烘干24 h，粉碎經(jīng)1 mm孔徑篩后備用。

1.1.2試驗(yàn)動物及飼糧

試驗(yàn)供體奶牛為健康狀況良好、體重(500±50) kg的3頭裝有永久瘤胃瘺管的荷斯坦奶牛，試驗(yàn)?zāi)膛Ｓ珊鲜￠L沙市望城區(qū)白若鋪鎮(zhèn)勝和奶牛養(yǎng)殖基地提供。試驗(yàn)期間，奶牛飼糧參照NRC[12]標(biāo)準(zhǔn)配制?；A(chǔ)飼糧由水稻秸稈和精料補(bǔ)充料組成，飼糧精粗比為40∶60。飼糧營養(yǎng)水平測定依照Hall等[13]，使用Fibretherm FT12全自動纖維儀(gerhardt analytical systems, Germany)測定中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)含量；按照楊勝[14]確定的常規(guī)方法測定干物質(zhì)(dry matter, DM)、粗蛋白質(zhì)(crude protein, CP)含量，利用ICP-AES法測定鈣(Ca)、磷(P)含量[15]。試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1牧草營養(yǎng)成分分析方法

經(jīng)處理后的粗飼料利用楊勝[14]提供的飼料分析方法分別對其進(jìn)行DM、粗脂肪(EE)、粗纖維(CF)、NDF、ADF等營養(yǎng)成分含量進(jìn)行測定；粗灰分(ash)按GB/T 6438—2007方法進(jìn)行測定(表2)。

1.2.2體外發(fā)酵液配制

按照Menke等[17]提供的方法配制厭氧緩沖液。于晨飼前采集3頭瘺管牛瘤胃內(nèi)容物，用8層紗布過濾，濾液等體積混合后裝入事先充滿二氧化碳(CO2)并預(yù)熱到39.5 ℃的保溫瓶中，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，與事先在39.5 ℃恒溫水浴鍋中預(yù)熱的厭氧緩沖液混合(V緩沖液∶V瘤胃液=9∶1)。并持續(xù)通入CO2。

表1　試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1)每千克預(yù)混料含有 Per kilogram premix contained：VA≥2 000 000 IU，VD≥300 000 IU，VE≥3 000 IU，Cu≥3 500 mg，F(xiàn)e≥10 000 mg，Zn≥10 000 mg，Mn≥9 000 mg，Mg≥9 800 mg，I≥90 mg，Se≥40 mg，Co≥30 mg。

2)泌乳凈能為計(jì)算值[16]，其余為實(shí)測值。Net energy for lactating cow was a calculated value[16], while the others were measured values.

1.2.3體外培養(yǎng)

稱取(0.500 0±0.000 3) g粉碎的牧草稈于發(fā)酵瓶中，置于39.5 ℃恒溫培養(yǎng)箱中預(yù)熱，向發(fā)酵瓶中加入發(fā)酵液前，向瓶中通入CO21 min，隨后加入50 mL發(fā)酵液，并持續(xù)通入CO2，立即加上瓶塞瓶蓋，并使用針頭放氣，使內(nèi)外壓強(qiáng)保持一致，然后迅速放回恒溫培養(yǎng)箱，39.5 ℃恒溫靜止培養(yǎng)48 h。每種發(fā)酵底物設(shè)置12、24、48 h 3個采樣時間點(diǎn)重復(fù)，每個采樣時間點(diǎn)設(shè)置3個樣品重復(fù)。

1.2.4體外發(fā)酵總產(chǎn)氣量測定

體外發(fā)酵產(chǎn)氣量按王祚等[18]提供方法進(jìn)行測定。

利用Wang等[19-20]提出的邏輯斯諦-指數(shù)(LE)模型對累積產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合：

其中：V表示t時間點(diǎn)底物的產(chǎn)氣量(mL)；Vf表示理論最大產(chǎn)氣量(mL)；k表示產(chǎn)氣分率；b和d是曲線的形狀指標(biāo)，b>0表示曲線為s形，b<0則表示曲線非s形。FRD0表示初始產(chǎn)氣速率(<12 h)，t0.5表示達(dá)到最大產(chǎn)氣量一半所需時間。

表2　牧草營養(yǎng)價值

1.2.5體外發(fā)酵相關(guān)參數(shù)測定

1.2.5.1甲烷測定及計(jì)算方法

分別于體外發(fā)酵中的12、24、48 h取出發(fā)酵瓶，利用注射器從發(fā)酵瓶中抽取5 mL氣體，注入事先已抽真空的集氣瓶中，然后再注入25 mL高純度氮?dú)?N2)。利用安捷倫7890A型氣相色譜儀(USA)進(jìn)行測量，載氣使用高純N2，總壓力130 kPa，總流量30.2 mL/min，柱流量1.7 mL/min，線速度39.8 cm/s，分流比15，吹掃流量3 mL/min，循環(huán)流量8 mL/min，氫氣(H2)流量40 mL/min，空氣流量400 mL/min[21]。甲烷產(chǎn)量計(jì)算公式為：

VCH4=6×Vt×C。

其中：6是稀釋倍數(shù)，Vt指在發(fā)酵時間t時，發(fā)酵瓶中氣體總體積(mL)；C指在發(fā)酵時間t時，所測甲烷濃度(%)；VCH4指在發(fā)酵時間t時，所生產(chǎn)甲烷體積(mL)。

1.2.5.2pH測定方法

分別于體外發(fā)酵中的12、24、48 h取出發(fā)酵瓶，發(fā)酵液經(jīng)400目尼龍布過濾，取5 mL濾液，利用pH計(jì)(REX PHS-3C，上海儀器設(shè)備廠)立即測定濾液pH。

1.2.5.3體外發(fā)酵氨態(tài)氮(NH3-N)濃度

分別于體外發(fā)酵中的12、24、48 h取出發(fā)酵瓶，發(fā)酵液經(jīng)400目尼龍布過濾，取4 mL濾液，分裝到2個容積為2 mL離心管中，放入-20 ℃冰箱保存，分別用于測量NH3-N濃度。利用馮宗慈等[22]改進(jìn)的比色法，使用紫外/可見分光光度計(jì)(UV-2450)進(jìn)行測定。

1.2.5.4體外發(fā)酵揮發(fā)性脂肪酸(VFA)含量

分別于體外發(fā)酵中的12、24、48 h取出發(fā)酵瓶，每瓶取2 mL發(fā)酵液，經(jīng)24 100×g離心15 min后，取1.5 mL上清液于2 mL離心管中，并加入0.15 mL 25%偏磷酸，放入-20 ℃冰箱保存。樣品在常溫條件下解凍，24 100×g和4 ℃條件下離心10 min，取0.6 mL裝與上機(jī)瓶中，利用氣相色譜儀(安捷倫7890A,美國)對樣品中VFA含量進(jìn)行測定[23]。

1.2.5.5體外干物質(zhì)消失率(IVDMD)測定及計(jì)算方法

分別于體外發(fā)酵中的12、24、48 h取出發(fā)酵瓶，發(fā)酵液經(jīng)400目尼龍布過濾，將過濾后的殘?jiān)哭D(zhuǎn)移至石英坩堝中并用熱蒸餾水反復(fù)沖洗，置于105 ℃烘箱中烘干8 h以測定剩余干物質(zhì)，并計(jì)算其消失率：

IVDMD(%)=[1-(M2×M1)]×100。

其中：M1為發(fā)酵前干物質(zhì)質(zhì)量；M2為發(fā)酵后干物質(zhì)剩余質(zhì)量。

1.2.5.6體外中性洗滌纖維消失率(IVNDFD)測定及計(jì)算方法

測定過干物質(zhì)消失率后的剩余干物質(zhì)，按照Hall等[13]提供的方法進(jìn)行測定，并計(jì)算IVNDFD：

IVNDFD(%)=[1-(m2/m1)]×100。

其中：m1為發(fā)酵前發(fā)酵底物中NDF質(zhì)量；m2為發(fā)酵后剩余干物資中NDF質(zhì)量。

1.3數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS 8.2的MIXED過程統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)差異顯著性定義為P<0.05。

2結(jié)果

2.1不同牧草對體外產(chǎn)氣量的影響

不同牧草體外發(fā)酵產(chǎn)氣量如圖1。由圖1可知，5種牧草體外發(fā)酵產(chǎn)氣量在發(fā)酵初期1～4 h均無明顯差異，第4 h后，各牧草體外產(chǎn)氣量開始逐漸上升，且由各曲線斜率可知，5種牧草體外發(fā)酵產(chǎn)氣速率也逐漸增大；在第12～24 h，各曲線斜率達(dá)到最大，體外發(fā)酵產(chǎn)氣速率到達(dá)最大值。體外發(fā)酵36 h以后，5種牧草曲線逐漸斜率變小，產(chǎn)氣速率逐漸趨于穩(wěn)定。同時由圖1可知，葦狀羊茅體外產(chǎn)氣量在第4 h后始終高于其他牧草體外產(chǎn)氣量。體外發(fā)酵24和48 h時，葦狀羊茅體外產(chǎn)氣量分別為72.16、88.15 mL，均高于其他4種牧草；蘆葦體外產(chǎn)氣最低，分別為35.44、48.84 mL，均低于其他牧草體外產(chǎn)氣量。5種牧草體外發(fā)酵48 h體外累積產(chǎn)氣量按葦狀羊茅、燕麥、黑麥草、紫花苜蓿、蘆葦?shù)捻樞蛞来谓档汀?/p>

圖1　不同牧草對體外產(chǎn)氣量的影響

2.2不同牧草對體外發(fā)酵產(chǎn)氣參數(shù)及甲烷(CH4)產(chǎn)量的影響

不同牧草對體外發(fā)酵產(chǎn)氣參數(shù)及CH4產(chǎn)量的影響如表3所示。由表3可知，5種牧草體外理論最大產(chǎn)氣量(Vf)、初始產(chǎn)氣速率(FRD0)和CH4產(chǎn)量均以葦狀羊茅最高，均顯著高于其他4種牧草(P<0.05)。FRD0越高，意味著對應(yīng)的達(dá)到最大產(chǎn)氣量一半時所需時間(t0.5)越短。而t0.5則以葦狀羊茅和紫花苜蓿最低，兩者之間沒有顯著差異(P>0.05)，但均顯著低于其余3種牧草(P<0.05)。

2.3不同牧草對IVDMD和IVNDFD的影響

不同牧草對IVDMD以及IVNDFD的影響如表4所示。5種牧草之間IVDMD均存在顯著差異(P<0.05)，其中葦狀羊茅IVDMD最高(56.25%)，顯著高于其他4種牧草(P<0.05)。5種牧草IVDMD大小按葦狀羊茅、黑麥草、燕麥、紫花苜蓿、蘆葦?shù)捻樞蛞来物@著降低(P<0.05)。對于IVNDFD，葦狀羊茅IVNDFD顯著高于紫花苜蓿和蘆葦(P<0.05)，與燕麥和黑麥草無顯著差異(P>0.05)；紫花苜蓿IVNDFD最低(14.03%)，顯著低于其他4種牧草(P<0.05)。

2.4不同牧草對體外發(fā)酵pH和NH3-N濃度的影響

不同牧草對體外發(fā)酵pH和NH3-N濃度影響見表5。5種牧草以紫花苜蓿體外發(fā)酵pH最高，其次為蘆葦和燕麥，三者之間無顯著差異(P>0.05)，但均顯著高于葦狀羊茅和黑麥草(P<0.05)；5種牧草以葦狀羊茅體外發(fā)酵pH最低(6.32)，顯著低于其他4種牧草(P<0.05)。對于體外發(fā)酵液中NH3-N濃度，5種牧草相互之間存在顯著差異(P<0.05)，紫花苜蓿NH3-N濃度最高(18.64 mg/dL)，顯著高于其他4種牧草(P<0.05)；葦狀羊茅NH3-N濃度最低(6.26 mg/dL)。5種牧草體外發(fā)酵48 h后，發(fā)酵液中NH3-N濃度按紫花苜蓿、燕麥、黑麥草、蘆葦、葦狀羊茅的順序顯著降低。

2.5不同牧草對體外發(fā)酵VFA產(chǎn)量的影響

不同牧草對體外發(fā)酵VFA產(chǎn)量的影響如表6所示。5種牧草中，以葦狀羊茅體外乙酸、丙酸、丁酸和總VFA產(chǎn)量最高，均顯著高于其他4種牧草(P<0.05)；而乙酸/丙酸則以葦狀羊茅最低，顯著低于其余4種牧草(P<0.05)。

3討論

3.1不同牧草對體外產(chǎn)氣量的影響

研究表明，5種牧草之間體外產(chǎn)氣量均存在差異，以葦狀羊茅48 h累積產(chǎn)氣量最高，這可能是由于不同牧草所含的碳水化合物不同所造成的。牧草體外發(fā)酵產(chǎn)氣來源主要是碳水化合物，雖然牧草所含CP在體外發(fā)酵時也會產(chǎn)生一部分氣體，但整個體外發(fā)酵過程中，CP對體外產(chǎn)氣量的貢獻(xiàn)量遠(yuǎn)低于碳水化合物[24]，Cone等[25]對酪蛋白和淀粉的體外發(fā)酵研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵72 h后蛋白質(zhì)發(fā)酵的產(chǎn)氣量僅為碳水化合物的30%。此外，本試驗(yàn)所用5種牧草除紫花苜蓿為豆科外，其他4種牧草均為禾本科牧草；種屬不同可能也是粗飼料體外產(chǎn)氣量存在差異的原因之一。有研究報(bào)道指出不同類型粗飼料體外發(fā)酵產(chǎn)氣特性有較大差異，通常情況下，種內(nèi)差異較小，種間差異較大[24]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，粗飼料體外發(fā)酵在6～24 h時，體外產(chǎn)氣量均急劇上升，36 h以后趨于平緩，此結(jié)果與劉書杰[26]已報(bào)道結(jié)果有差異。劉書杰[26]利用閹割牦牛對青海高原天然牧草營養(yǎng)價值進(jìn)行評價時報(bào)道，天然牧草在12～48 h產(chǎn)氣量的平均值急劇上升，48 h以后平均產(chǎn)氣量的增加逐漸平緩。兩者之間差異可能是由于發(fā)酵底物不同和發(fā)酵液成分不同造成的。

表3　不同牧草對體外發(fā)酵產(chǎn)氣參數(shù)和CH4產(chǎn)量的影響

同列數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。下表同。

In the same column, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

表4　不同牧草對IVDMD和IVNDFD的影響

表5　不同牧草對體外發(fā)酵pH及NH3-N濃度的影響

表6　不同牧草對體外發(fā)酵VFA產(chǎn)量的影響

3.2不同牧草對體外發(fā)酵產(chǎn)氣參數(shù)及CH4產(chǎn)量的影響

在體外發(fā)酵過程中，發(fā)酵底物為瘤胃微生物所利用的程度可以通過體外發(fā)酵累積產(chǎn)氣量來反映[27]。本試驗(yàn)中，各牧草之間理論最大產(chǎn)氣量存在明顯差異，這可能是由于不同牧草可溶性非結(jié)構(gòu)性碳水化合物與CP的比例不同所造成的。湯少勛等[24]研究報(bào)道，當(dāng)可溶性非結(jié)構(gòu)性碳水化合物與CP之間的比例越大時，理論最大產(chǎn)氣量越高；比例越小時，理論最大產(chǎn)量越低，亦即隨著牧草中非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量的增加，體外發(fā)酵增強(qiáng)。高巍等[28]研究表明，青貯玉米秸稈及苜蓿干草中性洗滌可溶物(DNS)的產(chǎn)氣量占飼草累積產(chǎn)氣量的絕大部分。

FRD0表示體外發(fā)酵12 h之前產(chǎn)氣速率，t0.5表示體外累積產(chǎn)氣量達(dá)到最大值一半時所需時間，通常情況下，F(xiàn)RD0越大，t0.5越小[29]。在本試驗(yàn)中，牧草中以葦狀羊茅FRD0最大，其t0.5也最小。Muck等[30]研究報(bào)道，體外發(fā)酵過程中65%～70%產(chǎn)氣量在發(fā)酵初期9～10 h內(nèi)產(chǎn)生，而本試驗(yàn)中，除葦狀羊茅外，其余4種牧草體外發(fā)酵產(chǎn)氣量達(dá)到總產(chǎn)氣量50%時所需時間為10～19 h之間，明顯高于Muck等[30]所報(bào)道的結(jié)論，可能是由于兩者體外培養(yǎng)方式以及發(fā)酵底物的不同而導(dǎo)致FRD0和t0.5上存在差異。

反芻動物瘤胃中CH4是由瘤胃中碳水化合物經(jīng)瘤胃微生物厭氧發(fā)酵所生成的[31]。在瘤胃代謝過程中，瘤胃中CH4的生成是瘤胃發(fā)酵能量損失的主要原因之一，據(jù)報(bào)道，6%～15%的飼料能量以CH4的形式散失[32]。瘤胃中CH4的生成與飼糧中CP、ADF、NDF、無氮浸出物(NFE)以及IVDMD相關(guān)[33]。在本研究中，不同牧草之間體外發(fā)酵CH4產(chǎn)量存在顯著差異，其中，以葦狀羊茅體外CH4產(chǎn)量最高，與劉樹軍等[34]研究結(jié)果一致，這種差異可能是不同粗飼料中可發(fā)酵的碳水化合物類型以及與CH4生成相關(guān)的牧草成分含量的不同所致[35]。有報(bào)道指出牧草纖維物質(zhì)含量是影響CH4產(chǎn)量的一個重要因素[36]，這可能是由于富含纖維物質(zhì)的飼料能促進(jìn)一些纖維分解菌和CH4合成菌的共生引起的，這類微生物可以偶聯(lián)碳水化合物的降解產(chǎn)物，利用氫氣還原CO2以合成CH4[37]。

3.3不同牧草對IVDMD和IVNDFD的影響

IVDMD和IVNDFD是體現(xiàn)瘤胃發(fā)酵過程中粗飼料利用率的重要指標(biāo)[18]。粗飼料在瘤胃中的降解實(shí)際上是微生物以及微生物分泌的酶相互作用的結(jié)果，而降解率的高低與營養(yǎng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、微生物對底物的附著能力以及微生物分泌酶的催化能力有關(guān)[6]。在本試驗(yàn)中，不同牧草IVDMD存在明顯差異，其中，牧草以葦狀羊茅IVDMD最高。這中差異可能是由于牧草富含非結(jié)構(gòu)性碳水化合物以及可消化的有機(jī)物含量不同造成的，葦狀羊茅非結(jié)構(gòu)性碳水化合物和可消化有機(jī)物含量高于其他牧草，此種結(jié)果也暗示葦狀羊茅很容易被瘤胃微生物降解利用；而蘆葦?shù)腎VDMD最低，可能由于其結(jié)構(gòu)不利用微生物的附著及生長所造成的。

由于NDF的降解性影響動物的生長性能，并且牧草在反芻動物瘤胃中的降解率差異比較大，因此，牧草中NDF的降解率是評定牧草品質(zhì)的一個重要指標(biāo)。本研究中，牧草以葦狀羊茅IVNDFD最高，而其他牧草的IVNDFD也存在明顯差異，造成這種差異的原因可能與微生物與底物的吸附能力以及底物的結(jié)構(gòu)有關(guān)，相對于其他牧草，葦狀羊茅可能更容易吸附纖維降解菌。Fernando等[38]報(bào)道細(xì)菌與底物的吸附能力是影響底物消化率的重要因子，徐俊等[39]研究報(bào)道，苜蓿莖被瘤胃微生物降解的速率及程度受其組織結(jié)構(gòu)及組分影響，同時其指出微生物對植物組織的吸附方式的不一致性也可能是造成不同底物纖維降解率不同的原因之一。

3.4不同牧草對體外發(fā)酵pH和NH3-N濃度的影響

瘤胃pH是評價瘤胃內(nèi)環(huán)境的重要指標(biāo)之一，維持瘤胃正常pH是保證瘤胃正常發(fā)酵的前提，而正常奶牛瘤胃液pH的正常范圍為5.5～7.5[40]，在本試驗(yàn)中，5種發(fā)酵底物體外發(fā)酵液pH范圍為6.32～6.59，均在正常范圍內(nèi)。已有報(bào)道指出，當(dāng)pH大于5.7時，瘤胃微生物具有最大生長速度[41]，由此可知，本試驗(yàn)中粗飼料體外發(fā)酵均有利于微生物的生長。瘤胃pH的大小受反芻動物唾液分泌，有機(jī)酸的生成、吸收和排出等多種因素影響，但其波動的根本原因在于飼糧結(jié)構(gòu)[42]，本試驗(yàn)中，牧草以葦狀羊茅體外發(fā)酵液中pH最低，可能是由于發(fā)酵產(chǎn)生較高的VFA所造成的。牧草體外發(fā)酵液pH大小與各粗飼料對應(yīng)體外發(fā)酵VFA總量基本保持一致。

瘤胃中NH3-N是瘤胃微生物合成微生物蛋白和機(jī)體蛋白的主要原料，也是微生物生長的重要氮源，其濃度在一定程度上可以反應(yīng)出瘤胃中蛋白質(zhì)降解與合成之間的平衡狀態(tài)[43]。Suwanlee等[44]研究指出，瘤胃中NH3-N的最佳濃度范圍為6.2～27.5 mg/dL，而在本試驗(yàn)中，5種發(fā)酵底物體外發(fā)酵液中NH3-N濃度范圍為6.26～19.74 mg/dL，均在所報(bào)道的最佳濃度范圍內(nèi)。同時，牧草之間體外NH3-N濃度均存在顯著差異，這種差異可能是由于不同牧草蛋白質(zhì)含量不同所造成的。其中，牧草以紫花苜蓿體外NH3-N濃度最高，且顯著高于其他牧草，這可能是由于紫花苜蓿為豆科植物，其他牧草為禾本科植物造成的。已有報(bào)道指出豆科植物的蛋白質(zhì)含量大于禾本科植物的蛋白質(zhì)含量[6]，由此可知，豆科的紫花苜蓿的蛋白質(zhì)含量高于禾本科的其他牧草，因此體外發(fā)酵NH3-N濃度高于其他牧草。

3.5不同牧草對體外發(fā)酵VFA產(chǎn)量的影響

VFA主要是由瘤胃微生物對飼料營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行厭氧發(fā)酵而得到的終產(chǎn)物[45]，是反芻動物賴以生存、保持正常生長、泌乳和繁殖的主要能源，可提供反芻動物總能量需要的70%～80%，因而在反芻動物碳水化合物營養(yǎng)中占有重要地位[46]。VFA的種類主要有乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、異丁酸、異戊酸等，而對動物代謝最為重要的是乙酸、丙酸、丁酸，三者約占瘤胃VFA總量的95%，其中又以乙酸是產(chǎn)量最大的VFA，喂粗料飼糧時占VFA總產(chǎn)量的70%～75%[47]。

在本試驗(yàn)中，不同牧草體外VFA產(chǎn)量及其組成均存在明顯差異，牧草中葦狀羊茅體外乙酸、丙酸、丁酸以及總VFA的產(chǎn)量均顯著高于其他牧草，但乙酸/丙酸卻相對較低；蘆葦體外總VFA含量相對較低，但其乙酸/丙酸相對較高，這種差異可能是由不同牧草所含可發(fā)酵有機(jī)物以及NDF含量不同所引起的。郭冬生等[47]研究報(bào)道，VFA的生成量主要取決于可發(fā)酵有機(jī)物，李旺[48]研究報(bào)道，飼料中礦物元素也會影響到VFA的產(chǎn)量，同時指出VFA的組成受飼料中NDF和非NDF的影響較大。此外，不同來源植物細(xì)胞壁體外發(fā)酵VFA產(chǎn)量也存在顯著差異；張?jiān)獞c等[49]研究報(bào)道6種不同來源植物細(xì)胞壁發(fā)酵產(chǎn)生總VFA含量及其除丁酸含量外的其他VFA組分均存在顯著性差異。

4結(jié)論

① 體外發(fā)酵48 h后，葦狀羊茅體外產(chǎn)氣量、Vf、FRD0、IVDMD及CH4、乙酸、丙酸、丁酸、總VFA產(chǎn)量均顯著高于其他4種牧草。

② 體外發(fā)酵48 h后，葦狀羊茅體外發(fā)酵pH及乙酸/丙酸顯著低于其他試驗(yàn)?zāi)敛荩匣ㄜ俎ｓw外NH3-N濃度最高，為18.64 mg/dL，顯著高于其他試驗(yàn)?zāi)敛荨?/p>

③ 綜合不同牧草體外產(chǎn)氣參數(shù)、體外發(fā)酵指標(biāo)和降解率發(fā)現(xiàn)，以葦狀羊茅體外發(fā)酵效果最佳，與其他試驗(yàn)?zāi)敛菹啾?，更容易被瘤胃微生物降解利用?/p>

致謝：

感謝南京農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院邵濤教授為本試驗(yàn)提供牧草試驗(yàn)材料。

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*Contributed equally

**Corresponding author, professor, E-mail: zcs@isa.ac.cn

(責(zé)任編輯武海龍)

Study oninvitroFermentation Characteristics of Different Pastures in Tibet

LI Bin1CHEN Liang2*BASANG Zhuza1AO Siman1ZHOU Chuanshe2,3**

(1. Institute of Animal Science of Tibet Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, Lasa 850000,China; 2. Key Laboratory of Agro-Ecological Processes in Substropical Region, Hunan Research Center of Livestock & Poultry Science, South-Central Experimental Station of Animal Nutrition and Feed Science in Ministry of Agriculture, Institute of Substropical Agriculture,Chinese Academy of Sciences, Changsha 410125, China; 3. Hunan Co-Innovation Center of Animal Production Safety, Changsha 410128, China)

Abstract:The article aimed to assess the nutritional value of different pastures in Tibet using in vitro gas production technique. Five kinds of common pasture were selected in Tibet, the cumulative gas production after 48 h fermentation (V), the theoretical maximum gas production (Vf), the initial fractional rate of degradation (FRD0), the elapsed time until half of the maximum gas production (t0.5), in vitro dry matter disappearance (IVDMD), in vitro neutral detergent fiber disappearance (IVNDFD), pH, ammoniacal nitrogen (NH3-N) concentration and volatile fatty acid (VFA) production were determined using in vitro gas production technique by the single factor experimental design. The results showed that after 48 h fermentation in vitro, the V, Vf, FRD0, t0.5, IVDMD and methane (CH4), acetic acid, propionic acid, butyric acid and the total VFA production of tall fescue were significantly higher than those of the other four kinds of pastures (P<0.05), while the in vitro fermentation pH and the ratio of acetic acid to propionic acid were significantly lower than those of the other four kinds of pastures (P<0.05). The NH3-N concentration of alfalfa was the highest and it was significantly higher than that of the other four kinds of pastures (P<0.05). The results demonstrate that tall fescue possesses the best in vitro fermentation effect and it is more easily to be utilized by the rumen microorganisms compared to the other pastures.[Chinese Journal of Animal Nutrition, 2016, 28(6)：1804-1813]

Key words:Tibet; pasture; in vitro fermentation

doi：10.3969/j.issn.1006-267x.2016.06.023

收稿日期：2015-12-11

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31372342)；中國科學(xué)院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃(KFJ-EW-STS-071)

作者簡介：李斌(1989—)，男，黑龍江牡丹江人，碩士，從事西藏黃牛改良育種研究。E-mail：276504821@qq.com **通信作者：周傳社，研究員，碩士生導(dǎo)師，E-mail： zcs@isa.ac.cn

中圖分類號：S816.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-267X(2016)06-1804-10