乳熟期扁穗雀麥飼用營養(yǎng)價(jià)值及其山羊瘤胃降解特性研究

■楊雪海 何燦芳 田 宏 杜晉平 黃少文 劉 洋 郭萬正 魏金濤

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，湖北武漢430064；2.動(dòng)物胚胎工程及分子育種湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430064；3.長江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，湖北荊州434025）

扁穗雀麥（Bromus catharticus）別名野麥子、澳大利亞雀麥，為禾本科雀麥屬短期多年生草本植物，原產(chǎn)南美洲的阿根廷，19世紀(jì)60年代傳入美國，我國于20世紀(jì)40年代末期在南京種植，后引入內(nèi)蒙古、新疆、青海、北京等地栽培，為一年生植物，隨后在云南、四川、貴州、廣西等地栽培，為短期多年生植物[1-2]。有研究表明，在中溫帶的冬春季，逸生條件下扁穗雀麥刈割一次的平均干物質(zhì)產(chǎn)量達(dá)2.41 t/hm2，耕地上的平均干物質(zhì)產(chǎn)量達(dá)3.86 t/hm2，干物質(zhì)中粗蛋白質(zhì)含量為9.8%、粗脂肪為3.2%、粗纖維24.6%、灰分8.1%、無氮浸出物44.5%，具有較高營養(yǎng)價(jià)值，又由于其喜溫暖濕潤氣候，耐鹽堿能力強(qiáng)，耐旱，適口性好，逐漸成為冬春季優(yōu)良的禾本科牧草[3]，但作為飼草應(yīng)用缺乏相應(yīng)的理論依據(jù)，因此，對其營養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評價(jià)顯的尤為重要。目前，黔草3號和江夏扁穗雀麥分別于2008年和2012年成為國審品種[4]。然而，長期以來，科研工作者主要圍繞種子的萌發(fā)與休眠以及品種選育研究較深[5-9]，對其飼用營養(yǎng)價(jià)值的評價(jià)卻鮮見報(bào)道。飼料營養(yǎng)價(jià)值的評價(jià)方法較多，常用的有體內(nèi)法、體外法和半體內(nèi)法，其中半體內(nèi)法（in situ）又叫尼龍袋法，是一種操作簡單又能夠較準(zhǔn)確地評價(jià)飼料營養(yǎng)成分降解特性的方法，而DM、OM、CP、NDF和ADF是評價(jià)飼料營養(yǎng)成分降解特性的重要指標(biāo)。瘤胃降解研究在反芻動(dòng)物營養(yǎng)中占有重要地位，飼料在瘤胃內(nèi)降解率的動(dòng)態(tài)變化，能較準(zhǔn)確地反映反芻動(dòng)物的生產(chǎn)性能和正確評價(jià)飼料的營養(yǎng)價(jià)值[10]。國內(nèi)繼馮仰廉等首次測定精飼料的降解率之后[11]，很多專家學(xué)者分別對一些常規(guī)飼料和非常規(guī)飼料進(jìn)行了研究[12-15]。因此，本研究旨在對扁穗雀麥的營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行檢測分析，并以瘺管山羊?yàn)閯?dòng)物模型，進(jìn)行山羊瘤胃降解特性研究，為扁穗雀麥在反芻動(dòng)物中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)和理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

扁穗雀麥為湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所牧草及草食家畜團(tuán)隊(duì)提供的乳熟期江夏扁穗雀麥。在同一塊地里分五個(gè)不同的地方采樣混合均勻后分為5等分做為5個(gè)重復(fù)，將樣品置于65℃的烘箱中48 h，然后粉碎過40目（0.45 mm）篩，裝入自封袋中回潮后置干燥處待測。

1.2 試驗(yàn)儀器

FOSS KjeltecTM2300半自動(dòng)凱氏定氮儀、ZD?HW-6全自動(dòng)量熱儀、索氏脂肪抽提儀、上海索普干燥箱、電爐、賽多利斯電子天平、馬弗爐、島津UV-2550型分光光度計(jì)、日立L-8900全自動(dòng)氨基酸分析儀。

1.3 試驗(yàn)指標(biāo)

營養(yǎng)成分指標(biāo)主要檢測：干物質(zhì)（dry matter，DM）、粗蛋白質(zhì)（crude protein，CP）、鈣（calcium，Ca）、磷（phosphorus，P）、粗脂肪（ether extract，EE）、粗灰分（crude ash，Ash）、總能（gross energy，GE）、中性洗滌纖維（neutral detergent，NDF）、酸性洗滌纖維（acid deter?gent fiber，ADF）。尼龍袋殘?jiān)鼧悠返幕瘜W(xué)成分分析主要檢測：干物質(zhì)（DM）和灰分（Ash）、粗蛋白質(zhì)（CP）、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）。每個(gè)樣品做3個(gè)重復(fù)。氨基酸則主要檢測17種水解氨基酸的含量。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 常規(guī)營養(yǎng)成分及氨基酸的檢測方法

干物質(zhì)測定按照GB/T 6435—200方法測定；粗蛋白質(zhì)的測定按照GB/T 6432—1994方法測定；Ca的測定按照GB/T 6436—2002方法測定；P的測定按照GB/T 6437—2002方法測定；粗脂肪的測定按照GB/T 6433—2006方法測定；粗灰分的測定按照GB/T 6438—2007方法測定；總能采用ZDWH-6全自動(dòng)量熱儀測定；中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維采用濾袋法測定，具體操作按照靳玲品（2013）方法執(zhí)行[16]；氨基酸測定按照GB/T 18246—2000方法測定。

1.4.2 山羊瘤胃降解率及降解參數(shù)測試方法

選用3只體重為（47.0±1.2）kg裝有永久瘤胃瘺管的波雜山羊?yàn)樵囼?yàn)動(dòng)物，每只羊?yàn)椴煌瑫r(shí)間點(diǎn)試驗(yàn)樣品的一個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)于2016年7月在湖北省農(nóng)科院畜牧所金水試驗(yàn)基地進(jìn)行，預(yù)試期2周，正試期為4 d，試驗(yàn)羊只單圈飼養(yǎng)。試驗(yàn)基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）

1.4.2.1 稱樣與放袋

選擇孔徑為300目（0.05 mm），裁成12 cm×8 cm的尼龍布，對折后用細(xì)滌綸線縫雙道，制成10 cm×6 cm的尼龍袋。將扁穗雀麥的風(fēng)干樣品粉碎，準(zhǔn)確稱取待測樣品2 g左右裝入尼龍袋中，每個(gè)樣品每個(gè)時(shí)間點(diǎn)設(shè)置2個(gè)平行，將2個(gè)尼龍袋固定在一端有開口的長約20 cm的半軟塑料管上，借助細(xì)木棍將尼龍袋送入瘤胃的腹囊處。塑料管的另一端通過尼龍繩與瘺管塞連接到一起，固定牢固。每只羊的瘤胃內(nèi)放置5根塑料軟管。

1.4.2.2 培養(yǎng)時(shí)間與取袋

尼龍袋在瘤胃內(nèi)停留的時(shí)間為0、12、24、36、48、72 h，于清晨飼喂前1 h放入尼龍袋，在不同的時(shí)間點(diǎn)依次放入瘤胃內(nèi)，最終在同一時(shí)間點(diǎn)取出。尼龍袋從瘤胃內(nèi)取出后立即放入冷水終止反應(yīng)，再用自來水漂洗至水澄清。將洗凈后的尼龍袋放入65℃干燥箱中烘干48 h至恒重，回潮24 h。將同一時(shí)間點(diǎn)的2個(gè)尼龍袋殘?jiān)显谝黄鹧b入自封袋，干燥處保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4.2.3 瘤胃降解率和降解參數(shù)的計(jì)算方法

不同時(shí)間點(diǎn)的降解率

式中：A——待測飼料的DM或CP瘤胃某一時(shí)間的降解率；

B——待測樣品中DM或CP含量；

C——待測樣品尼龍袋殘?jiān)蠨M或CP含量。

1.4.2.4 DM、CP等營養(yǎng)物質(zhì)降解參數(shù)及有效降解率

參照Фrskov和McDonald提出的瘤胃動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算公式為：

式中：dp——待測飼料的DM或CP瘤胃某一時(shí)間的降解率；

a——快速降解部分（%）；

b——慢速降解部分（%）；

c——慢速降解部分的降解速率常數(shù)（h-1）；

t——瘤胃內(nèi)培養(yǎng)時(shí)間（h）。

式中：k——瘤胃外流速率，本試驗(yàn)中k值取0.031/h。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007初步整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，再用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，采用單因素方差（One-way ANOVA）分析進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，采用Dun?can's法進(jìn)行多重比較，P＜0.05為差異顯著,結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。用Excel 2007對各營養(yǎng)成分的瘤胃降解時(shí)間（x）和降解率（y）進(jìn)行回歸方程擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳熟期扁穗雀麥營養(yǎng)成分分析（見表2）

表2 乳熟期扁穗雀麥的營養(yǎng)成分(干物質(zhì)基礎(chǔ))

從表2可以看出，乳熟期扁穗雀麥粗蛋白質(zhì)含量達(dá)到11.74%，粗脂肪為3.40%，Ca的含量為0.84%，P的含量為0.24%，鈣含量較高，磷含量較低，鈣磷比接近3.5∶1。中性洗滌纖維較高達(dá)到66.48%，酸性洗滌纖維為44.38%。

2.2 乳熟期扁穗雀麥氨基酸組成（見表3）

從試驗(yàn)結(jié)果可以看到，檢測到17種氨基酸，其中包括除色氨酸以外的所有必需氨基酸，氨基酸總量達(dá)6.51%，占粗蛋白質(zhì)含量的55.45%，必需氨基酸占總氨基酸的39.48%，必需氨基酸/非必需氨基酸（E/N）比值為0.65。必需氨基酸中苯丙氨酸、亮氨酸和纈氨酸的含量相對較高，分別達(dá)0.40%、0.47%和0.45%，其次是賴氨酸0.26%、蘇氨酸0.25%和精氨酸0.24%。

表3 乳熟期扁穗雀麥氨基酸組成及含量

2.3 乳熟期扁穗雀麥營養(yǎng)成分在山羊瘤胃的降解率及降解參數(shù)

乳熟期扁穗雀麥各營養(yǎng)成分在山羊瘤胃的降解率見表4。干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、有機(jī)物、中性洗滌纖維以及酸性洗滌纖維隨時(shí)間的延續(xù)，各營養(yǎng)成分降解率呈逐漸升高的趨勢，且各時(shí)間點(diǎn)降解率差異顯著（P＜0.05）。

表4 乳熟期扁穗雀麥營養(yǎng)成分在山羊瘤胃的降解率(%)

各營養(yǎng)成分隨降解時(shí)間的延長，與山羊降解率擬合出的方程呈明顯不同（見表5）。在72 h內(nèi)，其粗蛋白質(zhì)呈線性正相關(guān)，決定系數(shù)達(dá)0.998；干物質(zhì)和有機(jī)物瘤胃降解率與降解時(shí)間呈指數(shù)相關(guān)，決定系數(shù)分別達(dá)0.971和0.967；中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維擬合出一元二次方程，決定系數(shù)達(dá)到0.986和0.987。

表5 營養(yǎng)成分的降解時(shí)間(x)與山羊瘤胃降解率(y)的回歸分析

表6 乳熟期扁穗雀麥營養(yǎng)成分山羊瘤胃降解參數(shù)

由表6可見，各營養(yǎng)成分的快速降解部分（a）差異是顯著的（P＜0.05），其中粗蛋白質(zhì)的快速降解部分達(dá)到了57.49%，明顯優(yōu)于干物質(zhì)、有機(jī)物、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的快速降解部分。慢速降解部分（b）中，干物質(zhì)和有機(jī)物的差異不顯著(P＞0.05)，有機(jī)物和酸性洗滌纖維的差異不顯著(P＞0.05)。b的降解速率方面，干物質(zhì)、有機(jī)物和中性洗滌纖維都優(yōu)于粗蛋白質(zhì)和酸性洗滌纖維（P＜0.05）。有效降解率方面粗蛋白質(zhì)＞干物質(zhì)＞有機(jī)物＞酸性洗滌纖維＞中性洗滌纖維，且各營養(yǎng)成分差異顯著（P＜0.05）。瘤胃動(dòng)態(tài)降解率分別為dp(DM)=38.69+29.43(1-e-0.02t)、dp(CP)=57.49+24.793(1-e-0.01t)、dp(OM)=35.57+31.91(1-e-0.02t)、dp(NDF)=24.06+39.02(1-e-0.02t)、dp(ADF)=29.63+35.82(1-e-0.01t)。

3 討論

3.1 扁穗雀麥的飼用營養(yǎng)價(jià)值

依據(jù)牧草的調(diào)制與用途不同，應(yīng)選擇在不同的生育期刈割，用于青飼或調(diào)制干草時(shí)，最好在孕穗初期；用于青貯時(shí)，可在開花至乳熟期刈割。試驗(yàn)中選擇了乳熟期進(jìn)行刈割并分析飼用營養(yǎng)價(jià)值，著力為乳熟期扁穗雀麥的飼用提供依據(jù)。

評價(jià)牧草飼用價(jià)值的重要指標(biāo)之一是牧草營養(yǎng)成分的高低[17]，牧草營養(yǎng)成分受牧草種類、生育期、收獲株高以及生長環(huán)境等因素影響，不同生育期的牧草，其營養(yǎng)成分在莖葉之間的轉(zhuǎn)移與分配不斷發(fā)生變化，從而導(dǎo)致植株整體飼用價(jià)值和利用率的巨大變化[18]，禾本科牧草的營養(yǎng)價(jià)值隨著生育期的延長而逐漸下降[19]。粗蛋白質(zhì)和粗纖維的含量決定了牧草營養(yǎng)的品質(zhì)。有研究報(bào)道，扁穗雀麥的粗蛋白質(zhì)含量為9.8%[3]，試驗(yàn)中扁穗雀麥粗蛋白質(zhì)達(dá)到11.74%，這可能與采集樣品所處的生育期不同有很大關(guān)系，與其他牧草相比優(yōu)于北方常用牧草羊草11.02%（開花期）及同屬無芒雀麥9.06%（開花期）[19]。中性洗滌纖維對反芻動(dòng)物的干物質(zhì)采食量、營養(yǎng)物質(zhì)的消化率、瘤胃內(nèi)環(huán)境、產(chǎn)奶量和乳脂率的調(diào)控等都具有重要的意義[20]，是評價(jià)粗飼料營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)之一。試驗(yàn)中乳熟期扁穗雀麥中性洗滌纖維的含量達(dá)66.48%，能夠較好的滿足反芻動(dòng)物對中性洗滌纖維的需要。

目前，關(guān)于牧草營養(yǎng)價(jià)值評定的研究主要集中在常規(guī)營養(yǎng)成分指標(biāo)上，如粗蛋白質(zhì)、粗纖維等，對牧草中總氨基酸和各種游離氨基酸含量的研究報(bào)道不多。氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，不同蛋白質(zhì)由于氨基酸組成的差別，營養(yǎng)價(jià)值不完全相同，牧草中氨基酸的含量及組成特點(diǎn)將直接影響其營養(yǎng)價(jià)值及家畜生產(chǎn)性能[21]。試驗(yàn)中，乳熟期扁穗雀麥共測定了17種氨基酸，其中谷氨酸含量最高為1.26%，這與那亞報(bào)道的禾本科牧草谷氨酸含量最高相一致[22]。必需氨基酸占總氨基酸的39.48%，必需氨基酸/非必需氨基酸（E/N比值）為0.65，這和FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必需氨基酸含量40%和E/N值為0.6[23]較為接近，表明氨基酸組成較為合理，但略低于那亞報(bào)道的無芒雀麥的42.86%和0.75、緣毛雀麥的42.96%和0.75，優(yōu)于假葦拂子茅32.69%和0.49、益母草35.59%和0.55。這可能與品種、所處生育期以及生長環(huán)境有很大關(guān)系。

3.2 扁穗雀麥的山羊瘤胃降解特性

瘤胃降解率是決定反芻動(dòng)物對飼糧營養(yǎng)利用率的重要指標(biāo)，CP瘤胃降解率的大小反映了飼料營養(yǎng)損失情況，而DM和NDF瘤胃降解率的大小則反映了飼料消化的難易程度，DM的降解率同采食量呈正相關(guān)，飼糧更高的DM降解率也代表其在瘤胃中利用程度更高，這是合理制定飼料配方的重要依據(jù)[24]。本試驗(yàn)研究表明，扁穗雀麥各營養(yǎng)成分在山羊瘤胃內(nèi)的降解率隨樣品在瘤胃內(nèi)培養(yǎng)時(shí)間的延長而逐漸升高，各時(shí)間點(diǎn)瘤胃降解率差異顯著（P＜0.05），這和前人的許多報(bào)道相一致。試驗(yàn)中扁穗雀麥干物質(zhì)和粗蛋白質(zhì)72 h的瘤胃降解率分別為62.43%和72.37%，優(yōu)于反芻動(dòng)物常用牧草羊草（43.02%、41.67%）、多葉老芒麥（44.87%、47.95%），與燕麥草（61.31%、67.72%）較為接近；其DM、CP的潛在降解率分別為68.12%和82.27%，優(yōu)于羊草（52.44%、42.72%）、多葉老芒麥（48.37%、56.43%）和燕麥草（66.87%、67.68%）[25]，表明扁穗雀麥具有較好的飼用價(jià)值。

從降解率與時(shí)間擬合的曲線來看，研究發(fā)現(xiàn)干物質(zhì)和有機(jī)物擬合出指數(shù)方程，粗蛋白質(zhì)降解擬合出線性方程，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維擬合出一元二次方程，并呈負(fù)相關(guān)。表明營養(yǎng)成分之間在瘤胃內(nèi)的降解趨勢是不一樣的，但試驗(yàn)中NDF和ADF的瘤胃降解率隨瘤胃培養(yǎng)時(shí)間的延長的變化趨勢較為一致，這與姬齊武等[26]報(bào)道的白羊草NDF和ADF的瘤胃降解率隨瘤胃培養(yǎng)時(shí)間的延長的變化趨勢不同有差異，這可能與所選擇的用于評價(jià)動(dòng)物不同或者飼喂的基礎(chǔ)日糧不同有很大的關(guān)系。

4 小結(jié)

①乳熟期扁穗雀麥粗蛋白質(zhì)含量達(dá)到11.74%，粗脂肪為3.40%，Ca的含量為0.84%，P的含量為0.24%，中性洗滌纖維為66.48%，必需氨基酸占總氨基酸的39.48%，必需氨基酸/非必需氨基酸（E/N）比值為0.65，接近FAO/WHO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必需氨基酸含量40%和E/N值為0.6，是有較高飼用價(jià)值的禾本科牧草。

②扁穗雀麥各營養(yǎng)成分在山羊瘤胃內(nèi)的降解率隨樣品在瘤胃內(nèi)培養(yǎng)時(shí)間的延長而逐漸升高，但營養(yǎng)成分之間降解趨勢略有不同。各營養(yǎng)成分的瘤胃降解率為瘤胃動(dòng)態(tài)降解率，分別為dp(DM)=38.69+29.43(1-e-0.02t)、dp(CP)=57.49+24.793(1-e-0.01t)、dp(OM)=35.57+31.91(1-e-0.02t)、dp(NDF)=24.06+39.02(1-e-0.02t)、dp(ADF)=29.63+35.82(1-e-0.01t)。