雜交構(gòu)樹、玉米秸稈青貯和燕麥青干草不同配比的體外消化特性及組合效應(yīng)

吳 璇， 張正帆， 郭春華， 李 鑫， 劉尚群

（西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都610041）

構(gòu)樹（Broussonetiapapyrifera Linn.）為桑科構(gòu)樹屬落葉喬木，廣泛分布于我國大部分地區(qū)（Liao等，2014）， 雜 交 構(gòu) 樹 （Hybrid Broussonetiapapyrifera Linn.，HBP） 是中國科學(xué)院植物研究所利用現(xiàn)代生物技術(shù)和傳統(tǒng)雜交育種方法培育出的新樹種，蛋白質(zhì)含量較高，經(jīng)科學(xué)加工后可用于生產(chǎn)配合飼料，是一種綠色、高效的飼料來源（屠焰等，2008）。 研究報道指出，雜交構(gòu)樹的粗蛋白質(zhì)含量大約高出常規(guī)飼用苜蓿草粉8%（Broderick 等，1991），且粗脂肪高于玉米和豆粕（周貴等，2016），因此，雜交構(gòu)樹葉可以在草食動物日糧中應(yīng)用（譚桂華等，2017），且用構(gòu)樹葉飼喂豬，有較好的經(jīng)濟(jì)效益 （王永樹等，2016； 屠焰等，2009； 米允政，1958）。 玉米秸稈（CS）和燕麥青干草（OGH）是目前國內(nèi)外研究最多的飼料作物。 玉米秸稈具有非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量高、粗蛋白質(zhì)水平低、木質(zhì)化程度高、消化率低的特點，可以將玉米秸稈進(jìn)行青貯發(fā)酵處理，做成玉米秸稈青貯（CSS），以提高干物質(zhì)和粗蛋白質(zhì)含量， 降低中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量（王啟芝等，2017；趙政等，2009），使玉米秸稈能被動物更好地消化利用。 燕麥青干草富含非結(jié)構(gòu)性碳水化合物， 含有易消化的纖維素和半纖維素（唐亮，2008），適口性好，具有較高的干物質(zhì)消化率。

飼料被采食后， 它們在動物體內(nèi)并不是孤立存在的，而是通過協(xié)同、拮抗等作用影響著動物對攝入營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用。 組合效應(yīng)最明顯的特點就是飼料混合后日糧的表觀消化率不等于組成該日糧的各飼料消化率的加權(quán)之和。 盧德勛（2000）對組合效應(yīng)做了明確的定義：日糧的組合效應(yīng)實質(zhì)上是指來自不同飼料源的營養(yǎng)性物質(zhì)、非營養(yǎng)性物質(zhì)以及抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)之間互作的整體效應(yīng)。 當(dāng)前對全混合日糧的研究熱點主要集中于對其中粗飼料的來源、配比、組合效應(yīng)和利用效率等（劉麗英等，2017）。本試驗旨在利用玉米秸稈青貯和燕麥青干草的高纖維、 低蛋白營養(yǎng)特性（丁雪等，2016；薛紅楓等，2010；閆貴龍等，2006），使其與具有高蛋白營養(yǎng)特性的雜交構(gòu)樹配制混合粗飼料，從而提升粗料利用率和飼用品質(zhì)，研究不同比例雜交構(gòu)樹、 玉米秸稈青貯和燕麥青干草飼料組合對山羊瘤胃液體發(fā)酵pH 和營養(yǎng)物質(zhì)體外消化率的影響，通過相關(guān)指標(biāo)的對比，選出3 種粗飼料間的最佳組合，為雜交構(gòu)樹、玉米秸稈和燕麥草粗飼料的組合使用在山羊生產(chǎn)中的科學(xué)合理利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 全株雜交構(gòu)樹，采自重慶市榮昌區(qū)；玉米秸稈青貯，采自成都蜀新黑山羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司； 燕麥青干草， 采自四川省阿壩州紅原縣； 羊用精料為成都市威萊特科技有限公司育肥羊精料112 號。將采集到的樣品65 ℃烘干制成風(fēng)干樣后粉碎，過40 目篩，密封袋裝好后室溫保存、待測。 試驗用粗飼料的具體營養(yǎng)成分見表1。

表1 各粗飼料的營養(yǎng)成分%

1.2 瘤胃液的采集 選取3 只體重接近、體況良好的川中黑山羊成年公羊， 于晨飼前屠宰取瘤胃液。 將每頭羊瘤胃液混合并用4 層紗布過濾后立即裝入保溫瓶中通入CO2保持厭氧條件，迅速帶回實驗室進(jìn)行體外產(chǎn)氣試驗。

1.3 試驗設(shè)計 采用單因素試驗設(shè)計， 將雜交構(gòu)樹、玉米秸稈青貯、燕麥青干草3 種飼草按不同比例混合后作為發(fā)酵底物， 具體比例見表2； 在150 mL 的培養(yǎng)管中加入準(zhǔn)確稱量的1 g 發(fā)酵底物，吸取50 mL 人工配置的培養(yǎng)液，每個比例設(shè)置三個重復(fù)，以不添加底物的空白管為對照，校正產(chǎn)氣量。

表2 飼料原料的組合及比例

1.4 體外發(fā)酵 按照Menke 等（1988）的方法配制緩沖液， 將瘤胃液和人工瘤胃培養(yǎng)液以1:2 的比例配合而成。

準(zhǔn)確稱量1 g 飼料樣品置于150 mL 培養(yǎng)管中，以不添加基礎(chǔ)日糧的培養(yǎng)管作為空白對照管。樣品管加入50 mL 經(jīng)CO2充分飽和的人工瘤胃培養(yǎng)液，排出培養(yǎng)液中氣泡后密封，記錄初始刻度后置于39 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。 分別于2、4、6、9、12、16、20、24、28、36、48 h 快速取出讀數(shù)，記錄產(chǎn)氣量（mL）并進(jìn)行產(chǎn)氣動力學(xué)分析。

1.5 測定的指標(biāo)及方法

產(chǎn)氣量/mL=不同時間點記錄的各管產(chǎn)氣量-該時間點空白管的產(chǎn)氣量。

產(chǎn)氣動力學(xué)數(shù)據(jù)計算參照France 等（2000）提出的計算模型：

式中：GP 為t 時間點1 g 發(fā)酵底物的產(chǎn)氣量，mL；b 為最大理論產(chǎn)氣量，mL；c 為產(chǎn)氣速率常數(shù)，h；L 為產(chǎn)氣前的延滯時間，h；e 為自然對數(shù)。

pH 的測定： 體外培養(yǎng)48 h 后立即用冰水浴終止發(fā)酵，并將培養(yǎng)液無損地轉(zhuǎn)移至50 mL 離心管中，立即用PHB-5 型便攜式pH 計測定培養(yǎng)液的pH。

氨態(tài)氮（NH3-N）的測定：按馮宗慈等（2010）的方法進(jìn)行氨態(tài)氮含量的測定。

微生物蛋白（MCP）的測定：MCP 含量采用考馬斯亮藍(lán)法（高雨飛，2016）在波長595 nm 處用721 型分光光度計比色。

干物質(zhì)體外消化率（DMD）、中性洗滌纖維體外消化率 （NDFD）、 酸性洗滌纖維體外消化率（ADFD）計算公式如下：

式中：M1為放入發(fā)酵玻璃培養(yǎng)管底物的DM質(zhì)量；M2為發(fā)酵殘渣的DM 質(zhì)量。

式中：NDF1為發(fā)酵前樣品的NDF 含量，%；NDF2為發(fā)酵后殘渣中的NDF 含量，%。 ADFD 的計算方法與NDFD 的計算方法相同。

單項組合效應(yīng)（ SFAEI） =（實測值-理論值） /理論值×100。多項組合效應(yīng)（ MFAEI）為各單項組合效應(yīng)值之和。

1.6 數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，單因素方差分析采用SPSS Statistics 20 軟件進(jìn)行。以P ＜0.01 為差異極顯著，P ＜0.05 為差異顯著，P ＞0.05 表示差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同飼草組合對體外發(fā)酵產(chǎn)氣參數(shù)的影響由表3 可見，各組合之間48 h 累積產(chǎn)氣量差異極顯著（P ＜0.01），在玉米秸稈青貯與燕麥青干草混合時48 h 累積產(chǎn)氣量D 組最低， 與E 組、F 組差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹與燕麥青干草混合時48 h 累積產(chǎn)氣量G 組最低， 與H 組、I 組差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹與玉米秸稈青貯混合時48 h 累積產(chǎn)氣量K 組最低， 與J 組、L 組差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹、玉米秸稈青貯和燕麥青干草混合時48 h 累積產(chǎn)氣量N 組最高，與M 組、O 組差異不顯著（P ＞0.05）。 各組合中最大理論產(chǎn)氣量差異極顯著（P ＜0.01），玉米秸稈青貯與燕麥青干草混合時最大理論產(chǎn)氣量E 組最高，與D 組、F 組差異不顯著（P ＞0.05）。雜交構(gòu)樹與燕麥青干草混合時最大理論產(chǎn)氣量H 組顯著高于G 組（P ＜0.05），I 組與H 組、G 組差異不顯著（P ＞0.05）。雜交構(gòu)樹與玉米秸稈青貯混合時最大理論產(chǎn)氣量L 組最高，與J 組、K 組差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹、玉米秸稈青貯和燕麥青干草混合時最大理論產(chǎn)氣量O 組最高， 與M 組、N組差異不顯著（P ＞0.05）。 各組中產(chǎn)氣速率差異極顯著（P ＜0.01），在玉米秸稈青貯與燕麥青干草混合時產(chǎn)氣速率差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹與燕麥青干草混合時產(chǎn)氣速率H 組顯著低于G 組（P ＜0.05），I 組與H 組、G 組差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹與玉米秸稈青貯混合時產(chǎn)氣速率差異不顯著（P ＞0.05）。雜交構(gòu)樹、玉米秸稈青貯和燕麥青干草混合時產(chǎn)氣速率差異不顯著（P ＞0.05）。 各組合中產(chǎn)氣前的延滯時間差異極顯著（P ＜0.01），玉米秸稈青貯與燕麥青干草混合時產(chǎn)氣前的延滯時間E 組最高， 與D 組、F組差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹與燕麥青干草混合時產(chǎn)氣前的延滯時間H 組顯著高于G組、I 組（P ＜0.05）。 雜交構(gòu)樹與玉米秸稈青貯混合時產(chǎn)氣前的延滯時間N 組最低，與M 組、O 組差異不顯著（P ＞0.05）。

表3 不同飼草組合的累積產(chǎn)氣量及參數(shù)模型

2.2 不同飼草組合對pH、NH3-N 濃度、MCP 含量的影響 由表4 可見，各組合飼草pH 差異極顯著（P ＜0.01），在玉米秸稈青貯與燕麥青干草混合時D 組pH 顯著高于E 組、F 組（P ＜0.05）。雜交構(gòu)樹與燕麥青干草混合時I 組pH 最低，與G 組、H 組差異不顯著（P ＞0.05）。雜交構(gòu)樹與玉米秸稈青貯混合時L 組pH 顯著高于J 組和K組，J 組、K 組差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹、玉米秸稈青貯和燕麥青干草混合時N 組pH 顯著低于M 組和O 組，M 組、O 組差異不顯著（P ＞0.05）。 各組合飼草NH3-N 濃度差異極顯著（P ＜0.01），在玉米秸稈青貯與燕麥青干草混合時D 組NH3-N 濃度顯著高于E 組、F 組（P ＜0.05）。 雜交構(gòu)樹與燕麥青干草混合時I 組NH3-N 濃度顯著低于G 組和H 組，G 組、H 組差異不顯著 （P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹與玉米秸稈青貯混合時L 組NH3-N 濃 度 顯 著 高 于J 組 和K 組，J 組、K 組 差異不顯著（P ＞0.05）。雜交構(gòu)樹、玉米秸稈青貯和燕麥青干草混合時N 組NH3-N 濃度顯著低于M組，M 組、O 組差異不顯著（P ＞0.05）。 各組合飼草MCP 含量差異極顯著（P ＜0.01），在玉米秸稈青貯與燕麥青干草混合時E 組MCP 含量顯著高于D 組 和F 組，D 組、F 組 差 異 不 顯 著 （P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹與燕麥青干草混合時I 組MCP含量最高，與G 組、H 組差異不顯著（P ＞0.05）。雜交構(gòu)樹與玉米秸稈青貯混合時L 組MCP 含量顯著高于J 組，J 組、K 組差異不顯著（P ＞0.05）。雜交構(gòu)樹、玉米秸稈青貯和燕麥青干草混合時O組MCP 含量顯著低于M 組和N 組，M 組、N 組差異不顯著（P ＞0.05）。

2.3 不同飼草組合對降解率的影響 由表5 可見， 各組合飼草干物質(zhì)降解率差異極顯著 （P ＜0.01）， 在玉米秸稈青貯與燕麥青干草混合時F 組DMD 最低，與D 組、E 組差異不顯著（P ＞0.05）。雜交構(gòu)樹與燕麥青干草混合時I 組DMD 最高， 與G組、H 組差異不顯著（P ＞0.05）。雜交構(gòu)樹與玉米秸稈青貯混合時L 組DMD 最高， 與J 組、K 組差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹、玉米秸稈青貯和燕麥青干草混合時O 組DMD 最高，與M 組、N 組差異不顯著（P ＞0.05）。 各組合飼草中性洗滌纖維降解率差異極顯著（P ＜0.01），在玉米秸稈青貯與燕麥青干草混合時E 組NDFD 最高，與D 組、F 組差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹與燕麥青干草混合時H 組NDFD 最高，與G 組、I 組差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹與玉米秸稈青貯混合時L 組NDFD 最高，與J 組、K 組差異不顯著（P ＞0.05）。雜交構(gòu)樹、 玉米秸稈青貯和燕麥青干草混合時O組NDFD 最高， 與M 組、N 組差異不顯著 （P ＞0.05）。 各組合飼草酸性洗滌纖維降解率差異極顯著（P ＜0.01），在玉米秸稈青貯與燕麥青干草混合時E 組ADFD 最高，與D 組、F 組差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹與燕麥青干草混合時G 組ADFD顯著高于I 組，H 組、I 組差異不顯著（P ＞0.05）。雜交構(gòu)樹與玉米秸稈青貯混合時L 組ADFD 最高，與J 組、K 組差異不顯著（P ＞0.05）。 雜交構(gòu)樹、玉米秸稈青貯和燕麥青干草混合時O 組ADFD 最高，與M 組、N 組差異不顯著（P ＞0.05）。

表4 不同飼草組合的pH、NH3-N 濃度和MCP 含量

2.4 不同飼草組合的組合效應(yīng) 由表6 可見，D組的NH3-N 濃度出現(xiàn)負(fù)組合效應(yīng)，F(xiàn) 組的pH、NH3-N 濃 度、MCP 含 量 均 出 現(xiàn) 負(fù) 組 合 效 應(yīng)，G 組和H 組的MCP 含量出現(xiàn)負(fù)組合效應(yīng)，I 組的NH3-N 濃 度、MCP 含 量、ADFD 出 現(xiàn) 負(fù) 組 合 效應(yīng)，J 組的NH3-N 濃度出現(xiàn)負(fù)組合效應(yīng)，K 組的48 h 總產(chǎn)氣量、pH、NH3-N 濃度均出現(xiàn)負(fù)組合效應(yīng)，L 組、O 組 的48 h 總 產(chǎn) 氣 量、NH3-N 濃 度 出現(xiàn)負(fù)組合效應(yīng)，M 組和N 組的NH3-N 濃度、MCP含量均出現(xiàn)負(fù)組合效應(yīng)， 其他組合的指標(biāo)出現(xiàn)正組合效應(yīng)或不存在組合效應(yīng)。 從多項組合效應(yīng)來看，E 組效應(yīng)值最高，其次是D 組和O 組，H組、I 組和K 組多項組合效應(yīng)為負(fù)值。

表5 不同飼草組合的DMD、NDFD 和ADFD%

3 討論

3.1 不同飼草組合對體外發(fā)酵產(chǎn)氣參數(shù)的影響瘤胃內(nèi)消化產(chǎn)生的氣體主要為揮發(fā)性脂肪酸、氨氣、甲烷等，主要來源于碳水化合物和飼糧中的粗蛋白質(zhì)。 產(chǎn)氣量可反映瘤胃內(nèi)可消化物質(zhì)的含量及微生物活性。 本研究中，不同飼草組合之間的產(chǎn)氣量存在差異， 組內(nèi)不同比例之間的產(chǎn)氣量差異不明顯。 Nsahlai 等（1994）研究發(fā)現(xiàn)，體外發(fā)酵的累積產(chǎn)氣量與發(fā)酵底物的CP 含量呈正相關(guān)， 而與底物的NDF 含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。 本試驗中雜交構(gòu)樹、玉米秸桿青貯、燕麥青干草的蛋白質(zhì)含量依次減少， 中性洗滌纖維含量依次增加， 除單一飼草雜交構(gòu)樹以外雜交構(gòu)樹:玉米秸稈青貯為75:25 時48 h 累積總產(chǎn)氣量最高，與前人研究結(jié)果相一致。

3.2 不同飼草組合對pH、NH3-N 濃度、MCP含量的影響 瘤胃微生物區(qū)系和瘤胃的正常發(fā)酵受瘤胃pH 影響較大， 瘤胃的pH 過低或過高都會導(dǎo)致瘤胃微生物的活性降低和瘤胃發(fā)酵的不正常。 而影響瘤胃pH 的主要因素是日糧組成、唾液分泌、瘤胃內(nèi)酸性和堿性物質(zhì)等，pH 還可反映易溶性碳水化合物的發(fā)酵速率，使pH 變動于5.0 ～7.5 （Murphy 等，1849）。 本試驗各組pH 為5.72 ～6.32，均處于瘤胃發(fā)酵的正常生理范圍內(nèi)。 張立濤等（2017）報道，瘤胃pH 與飼料中NDF 含量在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)， 日糧中NDF 含量的增加可刺激反芻動物唾液分泌的增加，從而稀釋瘤胃液，導(dǎo)致瘤胃液pH 的逐漸升高。 本試驗中在雜交構(gòu)樹：燕麥青干草為25:75時出現(xiàn)最高值，與張立濤（2017）試驗結(jié)果一致。

表6 不同飼草組合的組合效應(yīng)

NH3-N 是飼料蛋白、 內(nèi)源性蛋白及非蛋白氮的降解產(chǎn)物，也是菌體蛋白的合成原料，其濃度一定程度可反映瘤胃微生物分解含氮物質(zhì)產(chǎn)生NH3-N 的速度及其對NH3-N 的攝取利用情況，NH3-N 濃度過高或過低都不利于瘤胃微生物的生長（Yu-Shuai 等，2017）。 Illius（1989）研究指出， 瘤胃NH3-N 正常濃度為6 ～30 mg/100 mL， 本研究中48 h 的NH3-N 濃度為19.21 ～29.77 mg/100 mL，均在正常范圍，適宜瘤胃微生物的生長。

MCP 是反芻動物小腸中可消化蛋白的重要來源，占其總量的60% ～85%。MCP 含量的高低可以反映瘤胃內(nèi)微生物的數(shù)量及活性。 反芻動物MCP 的合成主要需要可發(fā)酵碳水化合物和氮（于錦皓等，2018）。 各飼草組合中添加了玉米秸稈青貯的組合較不添加玉米秸稈青貯的組合MCP 含量高，這與李妍等（2017）的研究一致。 宋百軍等（2012）通過飼喂梅花鹿青貯玉米、青干草、 玉米秸粉和黃柞葉四種不同粗飼料的試驗發(fā)現(xiàn)， 青貯玉米的氮流量顯著高于其他三種粗飼料，結(jié)合本試驗結(jié)果，說明添加玉米秸稈青貯在發(fā)酵過程中能量和含氮物質(zhì)的釋放量和比例更容易被微生物利用。

3.3 不同飼草組合對降解率的影響 據(jù)Cheema 等（1991）研究發(fā)現(xiàn)，日糧中蛋白質(zhì)水平較高，能讓干物質(zhì)在瘤胃中的降解更加完全。 本研究中在單一飼草中雜交構(gòu)樹的DMD 最高與飼草CP 含量最高一致，在組合飼草中玉米秸稈青貯：燕麥青干草為50:50 時的DMD 與MCP 含量都為最高。

日糧中的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維在瘤胃中的降解主要受纖維素分解菌種類、 數(shù)量和活性的影響， 纖維素分解菌分泌的纖維水解酶能有效地分解纖維素， 從而被動物利用。Broderick 等（2003）的研究表明，日糧中蛋白質(zhì)水平的增加會顯著提高NDF 和ADF 的消化率。本試驗中隨著飼草組合蛋白質(zhì)水平的增高，NDFD 和ADFD 有上升的趨勢，同時在雜交構(gòu)樹水平一定的情況下，玉米秸稈青貯:燕麥青干草為1:1 時的NDFD 和ADFD 較其他組合略高。與崔占鴻等（2011）發(fā)現(xiàn)的青貯玉米秸稈與燕麥青干草以50:50 組合時有較好的發(fā)酵效果一致。

3.4 不同飼草組合的組合效應(yīng) 本試驗通過將48 h 總 產(chǎn) 氣 量、pH、NH3-N 濃 度、MCP 含 量、DMD、NDFD 和ADFD 進(jìn)行單項組合效應(yīng)對比與多項組合效應(yīng)的疊加，從產(chǎn)氣參數(shù)、瘤胃環(huán)境及瘤胃降解率多個方面綜合考評。 發(fā)現(xiàn)多種飼草組合優(yōu)于單一飼草，多出現(xiàn)正組合效應(yīng)，但不適的組合比例也會出現(xiàn)負(fù)組合效應(yīng)， 與楊義等（2018）對蕎麥秸稈、大豆秸稈、冰草配比苜蓿，李妍等（2017）對玉米秸稈、谷草和玉米秸稈青貯飼料組合的研究結(jié)果一致。 根據(jù)不同飼草的營養(yǎng)特性，將不同種類的飼草進(jìn)行混合后，原本并不均衡的營養(yǎng)物質(zhì)由于各種飼草的互補(bǔ)而更加全面， 飼草混合后可提高低質(zhì)飼草的消化吸收率和飼用品質(zhì)。

4 結(jié)論

在本試驗中， 通過多項評定指標(biāo)的疊加數(shù)值，兩種飼草組合玉米秸稈青貯:燕麥青干草為50:50、玉米秸稈青貯:燕麥青干草為25:75 及三種飼草組合雜交構(gòu)樹:玉米秸稈青貯:燕麥青干草為50:25:25 時出現(xiàn)最優(yōu)組合效應(yīng)， 且玉米秸稈青貯:燕麥青干草比例1:1 時組合效應(yīng)較好。