不同苜蓿干草營(yíng)養(yǎng)成分及飼用價(jià)值評(píng)價(jià)

熊 乙， 許慶方*， 玉 柱， 吉 高， 歐 翔， 馬菱藝， 梁 琪， 史 悅， 李金俐

(1. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院， 山西 太谷030801; 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 北京100193)

紫花苜蓿(MedicagosativaL.)是品質(zhì)優(yōu)良的豆科牧草，苜蓿干草是我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的飼草產(chǎn)品之一。干草是草食動(dòng)物冬季重要的飼料來源[1]，是畜牧業(yè)常見的一種飼草利用形式。調(diào)制干草通過降低飼草含水量使其更加利于貯藏，便于在缺乏飼料來源的冬季為家畜提供必要的能量。

概略養(yǎng)分分析法一直被作為飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定的常規(guī)方法，1964年Van Soest將粗纖維劃分為中性洗滌纖維(NDF)，酸性洗滌纖維(ADF)和酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)，通過計(jì)算可以得出飼料中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的含量[2]。1978年美國(guó)飼草和草原理事會(huì)又提出相對(duì)飼喂價(jià)值(RFV)，該指標(biāo)現(xiàn)在是美國(guó)廣泛使用的粗飼料質(zhì)量評(píng)定指數(shù)之一。粗飼料相對(duì)質(zhì)量(RFQ)也是評(píng)估粗飼料的指標(biāo)，RFQ的優(yōu)點(diǎn)在于其預(yù)測(cè)模型相較于RFV更加靈活，它可通過總可消化養(yǎng)分(TDN)進(jìn)行預(yù)測(cè)，使預(yù)測(cè)值更接近實(shí)際情況[3]。近紅外光譜分析技術(shù)(NIRS)被草學(xué)工作者們應(yīng)用于飼料樣品檢測(cè)中，該方法在實(shí)驗(yàn)室條件下操作簡(jiǎn)單，快速，高效[4-5]，甚至能夠準(zhǔn)確測(cè)定氨基酸等小分子營(yíng)養(yǎng)成分[6]。

山西省北部毗鄰內(nèi)蒙古自治區(qū)，地處農(nóng)牧交錯(cuò)帶，隨著“糧改飼”政策的推行，自2015年起，雁門關(guān)北等地區(qū)大規(guī)模種植紫花苜蓿。當(dāng)?shù)匦竽疗髽I(yè)不再以單一進(jìn)口或收購(gòu)當(dāng)?shù)剀俎５男问斤曃辜倚?，?guī)?；俎７N植被越來越多的畜牧從業(yè)者接受，同時(shí)他們購(gòu)買外地苜蓿干草或進(jìn)口美國(guó)優(yōu)質(zhì)苜蓿作為儲(chǔ)備飼料。本試驗(yàn)針對(duì)本地種植牧草、外地購(gòu)買的干草和進(jìn)口牧草對(duì)比，主要對(duì)比不同產(chǎn)地苜蓿的品質(zhì)，評(píng)估不同苜蓿干草的飼用價(jià)值，可為山西北部農(nóng)牧交錯(cuò)帶苜蓿生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)方法

1.1 材料來源

試驗(yàn)所用干草于2017年7月取自山西省玉收農(nóng)牧有限公司，使用用好牛T410型干草取樣器取樣。山西本地種植的苜蓿干草品種為‘金皇后’，于2016年秋季種植，2017年第2茬初花期收獲并進(jìn)行打捆。甘肅苜蓿干草品種為‘甘農(nóng)4號(hào)’，于2016年秋季購(gòu)入，進(jìn)口苜蓿為2016年美國(guó)Eckenberg farms公司的特級(jí)苜蓿(表1)。

表1 不同苜蓿樣品代號(hào)Table 1 Sample code of different alfalfa

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)：干物質(zhì)(dry matter,DM)、灰分(Ash)、粗脂肪(ether extract,EE)、粗蛋白(crude protein,CP)、可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrate，WSC)、中性洗滌纖維(neutral detergent fibre,NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fibre,ADF)、礦物元素(Ca,P,K,Mg)。

飼喂價(jià)值評(píng)價(jià)：總可消化養(yǎng)分(total digestible nutrients,TDN)、干物質(zhì)消化率(digestible dry matter，DDM)、干物質(zhì)采食量(dry matter intake,DMI)、粗飼料相對(duì)值(relative feed value,RFV)[7]、粗飼料相對(duì)質(zhì)量(relative forage quality,RFQ)[8]。

常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定使用概略養(yǎng)分分析法[9]和洗滌纖維法：樣品粉碎過40目篩，四分法分樣至200 g保存?zhèn)溆茫囼?yàn)設(shè)置3次重復(fù)數(shù)。DM含量測(cè)定采用恒溫鼓風(fēng)干燥箱105℃烘至恒重[10]，Ash測(cè)定使用電熱板300℃碳化至無煙后再用納博熱LE14/16/R6型馬弗爐進(jìn)行灰化[11]，EE使用Ankom XT15型脂肪測(cè)定儀測(cè)定[]，CP使用FOSS全自動(dòng)凱氏定氮儀Kjeltec 8100 進(jìn)行測(cè)定[11]，WSC用紫外分光光度計(jì)比色法測(cè)定[11]，NDF和ADF含量使用Ankom 2000型纖維測(cè)定儀中測(cè)定。再用NIRS法測(cè)定上述常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分。NIRS法測(cè)定營(yíng)養(yǎng)成分使用福斯飼料專用分析儀(FOSS DS2500)測(cè)定，同時(shí)測(cè)得Ca,P,K,Mg四種元素含量。營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定結(jié)果用于RFV、RFQ等指標(biāo)的計(jì)算，并通過Milk 2016計(jì)算每噸干草產(chǎn)奶量(Milk·ton-1)[12]。

飼用價(jià)值相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式如下：

TDN%=82.38-(0.7515×ADF)

TDM%=82.9-(0.779×ADF)

DMI%=120÷NDF

RFV=DMI×DDM÷1.29

RFQ=TDN×DMI÷1.23

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010整理原始數(shù)據(jù)，運(yùn)用sigmaplot 12.5軟件繪圖，運(yùn)用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使用單因素方差分析(One-way ANOVA)，多重比較分析采用Duncan法，P<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 常規(guī)法測(cè)定營(yíng)養(yǎng)成分

由表2可知，不同苜蓿干草營(yíng)養(yǎng)成分存在很大的差異。不同苜蓿EE和NDF差異不顯著(P>0.05)。DM含量，US顯著高于SX(P<0.05)，但SX和GS，GS和US兩兩間無顯著差異(P>0.05)。Ash含量，SX顯著高于GS，US最低(P<0.05)。CP含量，US最高，GS和AO間無差異顯著性(P>0.05)。WSC含量US顯著高于SX和GS(P<0.05)。ADF含量，SX和GS最低且2組間無差異顯著性，US顯著高于其它2組(P<0.05)。

表2 常規(guī)法測(cè)定干草常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分Table 2 Analysis of alfalfa hay nutrients by conventional method

注：常規(guī)養(yǎng)分基于DM含量，SEM(standard error mean)表示均值標(biāo)準(zhǔn)誤，P-Value表示方差分析的P值，同行不同小寫字母表示不同苜蓿干草營(yíng)養(yǎng)成分差異顯著(P<0.05)，下同

Note:The conventional nutrient is based on DM content,SEM means:standard error mean,P-Value meansPvalue of variance analysis,and different lowercase letters in same column indicate significant difference of different Alfalfa at the 0.05 level,the same as below

2.2 NIRS法測(cè)定營(yíng)養(yǎng)成分

由表3可知，NIRS法測(cè)定結(jié)果顯示不同苜蓿干草各個(gè)營(yíng)養(yǎng)成分也存在較大的差異。DM含量結(jié)果顯示US最高，SX最低(P<0.05)，且SX和GS以及GS和US間無顯著差異。Ash、CP和ADF含量均呈現(xiàn)出SX>GS>US的趨勢(shì)(P<0.05)，EE含量則與之趨勢(shì)相反(P<0.05)。WSC含量顯示SX和GS間無顯著差異，US含量最高(P<0.05)。NDF含量SX最高，GS最低(P<0.05)。

表3 近紅外法測(cè)定干草常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分Table 3 Analysis of alfalfa hay nutrients by NIRS method

2.3 差異度分析

由表3可見，DM、CP、WSC、NDF和ADF測(cè)定結(jié)果比較，兩種方法的差異度不大，均低于0.2，兩種方法在DM和WSC測(cè)定值間差異度最小。NIRS和傳統(tǒng)法測(cè)定趨勢(shì)相似，但兩種方法EE和Ash測(cè)定值間的差異度均大于0.2，其中EE差異度最大，最高達(dá)12.3333。

表4 NIRS與常規(guī)法差異度分析Table 4 Difference analysis of NIRS and actual value

注:差異度=(︱近紅外法—常規(guī)法︱)/常規(guī)法

Note:Degree of difference =(︱NIRS—Conventional︱)/Conventional

2.4 礦物元素含量

紫花苜蓿是優(yōu)良的飼草，其礦質(zhì)元素含量豐富。圖1顯示了不同苜蓿Ca、P、K、Mg四種元素的百分含量。GS的Ca含量最高，不同來源的苜蓿P含量無顯著差異，而K元素則為幾種元素中含量最高的，其中SX的K、Mg含量最高。

圖1 苜蓿干草礦物元素百分含量Fig.1 Mineral Elements percentage of alfalfa hay

2.5 飼用價(jià)值評(píng)價(jià)

飼用價(jià)值評(píng)價(jià)是對(duì)飼料品質(zhì)的評(píng)估，評(píng)估指標(biāo)反映飼料品質(zhì)的優(yōu)劣，是飼喂家畜的重要參考值。表5對(duì)近紅外快速測(cè)定的結(jié)果進(jìn)行飼用價(jià)值評(píng)估，SX的TDN最高，US最低。DDM計(jì)算值結(jié)果中GS最高，SX最低。DMI評(píng)估結(jié)果SX最高，US最低。SX的RFV最高，US的RFV最低，RFQ呈現(xiàn)相似的趨勢(shì)。使用Milk 2016 軟件計(jì)算奶噸(Kg Milk·ton-1)，SX奶噸指數(shù)最高，US奶噸指數(shù)最低。

表5 不同苜蓿干草的飼用價(jià)值評(píng)估Table 5 Feeding value evaluation of different alfalfa hay

3 討論

3.1 測(cè)定方法差異度分析

1976年Norris首次運(yùn)用NIRS技術(shù)測(cè)定干草和青貯的CP、DM和EE含量[13-14]，如今國(guó)內(nèi)運(yùn)用近紅外測(cè)定飼草已經(jīng)較為普遍，不僅可以測(cè)定常規(guī)養(yǎng)分含量，而且能夠估測(cè)動(dòng)物代謝試驗(yàn)的指標(biāo)。苜蓿飼用價(jià)值已經(jīng)有許多評(píng)價(jià)指數(shù)，李志強(qiáng)等研究認(rèn)為RFV適宜苜蓿干草的評(píng)價(jià)，RFQ更適宜評(píng)價(jià)燕麥干草[15-16]。

NIRS法各養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)與常規(guī)法趨勢(shì)一致，但測(cè)定苜蓿干草養(yǎng)分結(jié)果與常規(guī)法表現(xiàn)出一定的差異性。DM含量測(cè)定結(jié)果顯示兩種方法具有相同的趨勢(shì)，US的DM含量均最高，但近紅外測(cè)定值略低于常規(guī)法。Ash結(jié)果趨勢(shì)完全一致，但NIRS測(cè)定結(jié)果比較低，且差異度大，均超過了0.4。NIRS法測(cè)定過程中，飼草中的雜質(zhì)可能造成較大誤差[17]，使得差異度偏大。各養(yǎng)分指標(biāo)差異度最大的是EE，WSC差異度最小。但可以看出，NIRS在DM和WSC測(cè)定結(jié)果表現(xiàn)極佳，對(duì)CP、NDF和ADF測(cè)定結(jié)果表現(xiàn)較好，差異度均不超過0.2。

3.2 不同產(chǎn)地苜蓿養(yǎng)分及礦物元素差異

DM含量影響著干草的保存，US最高且和GS間無差異顯著性。Ash是粗飼料重要的指標(biāo)，反映出牧草礦質(zhì)元素的總體含量，以及生境條件[18]，但如果收獲機(jī)械操作不當(dāng)或者整地不平使得紫花苜蓿收獲時(shí)帶入一些泥土，使得Ash含量增加，這可能是兩種方法測(cè)定均顯示SX的Ash含量最高的原因。NIRS測(cè)定EE結(jié)果顯示不同苜蓿干草具有顯著差異性，SX的EE含量高，可能是因?yàn)辂}堿土壤條件下，植物積累脂肪酸比正常pH土壤條件下多的原因[19-20]。US的CP含量均最高，其品質(zhì)仍然較好，但由于存放一年，其品質(zhì)較特級(jí)苜蓿有所下降。WSC含量測(cè)定結(jié)果顯示US最高，WSC含量反映著牧草收獲時(shí)呼吸損失的情況。首先干草收獲打捆過程中，水分降低過慢導(dǎo)致細(xì)胞呼吸消耗過多的糖分是關(guān)鍵制約因素之一[21]，其次受氣候因素影響，苜蓿收獲季節(jié)降雨較多，淋雨造成糖分損失是又一制約因素[22-23]。NDF和ADF測(cè)定結(jié)果顯示SX和GS均小于US，這表明國(guó)產(chǎn)苜蓿纖維含量低，比美國(guó)進(jìn)口苜蓿更加優(yōu)良。由于日糧補(bǔ)充礦物飼料，粗飼料中礦物元素常常不被重視，但其含量和比例對(duì)草食動(dòng)物健康很重要。SX的K、Mg元素含量高，一方面是土壤鹽堿化的體現(xiàn)，另一方面可能是收獲時(shí)摻入泥土雜質(zhì)。三種苜蓿干草K含量均較高，這與王俊慧等對(duì)不同生長(zhǎng)年限紫花苜蓿K含量研究結(jié)果一致[24]。

3.3 飼用價(jià)值評(píng)價(jià)

飼用價(jià)值評(píng)價(jià)是對(duì)飼料品質(zhì)的一種綜合評(píng)定，有助于指導(dǎo)苜蓿干草產(chǎn)品加工。在反芻動(dòng)物日糧中，粗飼料所占比重約為40%～80%。TDN反映粗飼料的消化率和動(dòng)物的消化能力。因?yàn)镃P高且纖維低的干草通常有較高的TDN[18]。三種苜蓿TDN、DDM等指標(biāo)均較低，未達(dá)到優(yōu)質(zhì)苜蓿的級(jí)別，這可能是貯藏時(shí)間導(dǎo)致的。RFV是美國(guó)苜蓿生產(chǎn)重要的參考評(píng)價(jià)指數(shù)，它也是ADF和NDF對(duì)飼草品質(zhì)影響的綜合反映[25]，由表4可知，SX的RFV最高，US最低。雖然RFV能夠較好的反映苜蓿干草的飼用價(jià)值，但是不足之處在于僅僅對(duì)苜蓿進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分級(jí)，未考慮到苜蓿中CP含量對(duì)品質(zhì)的影響[26]。三種苜蓿干草奶噸指數(shù)有一定差異，因?yàn)锳DF低，所以SX奶噸指數(shù)最高?？梢钥闯鯪DF和ADF對(duì)飼用價(jià)值評(píng)價(jià)影響很大，US的CP含量最高，但ADF和NDF含量也較高，所以最終導(dǎo)致RFV等指標(biāo)的偏低。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明，NIRS法高效便捷，能滿足常規(guī)養(yǎng)分測(cè)定及用于飼用價(jià)值的評(píng)估，但Ash和EE的測(cè)定差異度較大，仍需大量的數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行校正。雖然美國(guó)進(jìn)口苜蓿干草NDF和ADF較高導(dǎo)致RFV值偏低，但其CP含量顯著高于SX和GS的苜蓿干草。故飼用價(jià)值評(píng)價(jià)不能只關(guān)注某項(xiàng)指數(shù)，依賴某一種常見指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，應(yīng)該就各指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。