利用尼龍袋法比較3 個(gè)全株玉米品種青貯前后肉牛瘤胃降解特性

劉桃桃，王思偉，李秋鳳，曹玉鳳，王昆，王麗娟，沈宜釗，孫雪麗，張美琦，閆金玲，李建國，高艷霞，王美美

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，河北 保定071000；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所，河北 石家莊050035；3.河北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳，河北 石家莊050035）

隨著畜牧業(yè)集約化經(jīng)營程度的提高，養(yǎng)殖水平不斷提升，優(yōu)質(zhì)飼草需求量越來越大。專用青貯玉米具有適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高、適口性好等特點(diǎn)，直接青飼效果好，但只限于青綠季節(jié)使用，而青貯加工則能最大限度延長飼料的保存期，避免冬春兩季飼草不足給畜牧業(yè)帶來的影響，同時(shí)能保持青綠植物的營養(yǎng)特性，改善適口性，提高飼料的消化率。不同的青貯玉米品種由于全株植物產(chǎn)量、莖葉比、穗重等因素的影響，使其營養(yǎng)成分含量及飼用價(jià)值存在顯著差異，青貯后的全株玉米的營養(yǎng)成分含量及消化率也因品種的不同特性存在差異［1］。張?jiān)獞c等［2］采用體外產(chǎn)氣法和尼龍袋法評價(jià)5 種全株玉米青貯的飼用價(jià)值發(fā)現(xiàn)，不同品種的全株玉米青貯的營養(yǎng)價(jià)值有很大的差異；郝林峰等［3］研究發(fā)現(xiàn)玉米品種不同，青貯后的全株玉米的營養(yǎng)成分、飼用價(jià)值及營養(yǎng)物質(zhì)的消化特性存在顯著差異。在肉牛養(yǎng)殖中飼喂全株玉米青貯能夠提高飼料的消化率，降低肉牛的養(yǎng)殖成本。但市面上的青貯玉米品種參差不全，優(yōu)質(zhì)全株玉米品種的利用流程是先選擇產(chǎn)量高和品質(zhì)好的品種，進(jìn)行青貯處理，評定青貯質(zhì)量好壞，再飼喂肉?；蚰膛＃雎粤擞衩灼贩N前后營養(yǎng)成分變化及在反芻動物體內(nèi)的真實(shí)利用情況。尼龍袋法能清晰地反映飼料在反芻動物瘤胃內(nèi)的降解速度和程度，從而評價(jià)飼料的營養(yǎng)價(jià)值，此種方法所需樣本量少，減少人力物力，且測定結(jié)果準(zhǔn)確［4］。本試驗(yàn)探討不同品種全株玉米青貯前后的營養(yǎng)成分及瘤胃降解特性的變化，篩選出適合制作青貯飼料的全株玉米品種，對河北省畜牧業(yè)的高效發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 全株玉米青貯前后樣品的采集

本試驗(yàn)于2018 年9 月21 日收割3 個(gè)品種的全株玉米（玉米7367 號、玉米7377 號、玉米7387 號），收割時(shí)期為乳熟后期。將全株玉米樣品切短至1～2 cm 后混勻，取部分切短的新鮮全株玉米樣品；全株玉米青貯制作時(shí)，將切短的全株玉米裝入30 L 的青貯桶中，壓緊排盡空氣，密封保存，然后室溫保存60 d 后，開桶取出上層5 cm 的樣品，然后將桶中青貯樣品混勻，采用四分法采樣，每個(gè)樣品3 個(gè)重復(fù)。將采集好的青貯前后的全株玉米樣品分別稱重，105 ℃殺青15 min，65 ℃烘干48 h，回潮24 h，制成風(fēng)干樣品，用粉碎機(jī)粉碎成2.0 和0.425 mm 樣品，放入自封袋保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用3×2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選擇3 個(gè)品種的全株玉米（玉米7367 號、玉米7377 號、玉米7387 號），分別采用常規(guī)營養(yǎng)成分測定法和尼龍袋法比較3 種全株玉米青貯前和青貯后（青貯60 d）的營養(yǎng)成分和干物質(zhì)（dry matter，DW）、粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維的瘤胃降解特性。

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1 常規(guī)營養(yǎng)成分指標(biāo) 粗蛋白（crude protein，CP）：按凱氏定氮法測定樣品的粗蛋白含量；粗灰分（crude ash，Ash）：采用高溫灰化法測定；鈣（calcium，Ca）：采用高錳酸鉀滴定法測定；總磷（phosphorus，P）：采用鉬黃比色法測定；粗脂肪（ether extract，EE）：采用索氏脂肪提取器法進(jìn)行測定；采用Licitra 等［5］的方法測定飼料中的中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）和酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）含量；非蛋白氮（nonprotein nitrogen，NPN）用三氯乙酸法測定［5］。各常規(guī)營養(yǎng)指標(biāo)測定時(shí)均設(shè)3 個(gè)重復(fù)。

1.3.2 全株玉米青貯前后的瘤胃降解特性研究 試驗(yàn)動物及飼養(yǎng)管理：試驗(yàn)動物選擇3 頭體重相近、健康狀況良好、安裝永久性瘤胃瘺管的荷斯坦閹牛，試驗(yàn)牛在畜舍自由活動，每天飼喂兩次，自由飲水，預(yù)飼期15 d。試驗(yàn)期日糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平Table 1 Composition and nutrient levels of basal diets

尼龍袋試驗(yàn)：稱取5 g（精確至0.0001）飼料樣品放入已知袋重的尼龍袋中，將尼龍袋綁在橡膠管上并用橡皮筋固定。在晨飼前將尼龍袋投入牛瘤胃中，試驗(yàn)用3 頭瘺管牛消除個(gè)體差異，每頭瘺管牛每個(gè)時(shí)間點(diǎn)有3 個(gè)尼龍袋，共設(shè)7 個(gè)時(shí)間點(diǎn)，分別在投入4、8、16、24、36、48、72 h 后取出（即每個(gè)時(shí)間點(diǎn)6 個(gè)重復(fù)），立即用清水洗去尼龍袋上的殘?jiān)缓笥孟匆聶C(jī)清洗尼龍袋至水澄清為止。將尼龍袋放入65 ℃烘箱至恒重，取樣品殘?jiān)鼫y定DM、CP、NDF、ADF 含量，計(jì)算其有效降解率。

瘤胃降解動力學(xué)參數(shù)的測定：飼料各營養(yǎng)成分在不同時(shí)間點(diǎn)降解率的計(jì)算

式中：A為待測飼料某成分的瘤胃降解率（%）；B為待測飼料某成分質(zhì)量（g）；C為殘留物中某成分質(zhì)量（g）。

飼料降解率及有效降解率參照?rskov 等［6］提出的瘤胃動力學(xué)數(shù)學(xué)指數(shù)模型測定和計(jì)算。

式中：a為快速降解部分（%）；b為慢速降解部分（%）；c為b部分的降解速率（%·h?1）；Dp為某成分在瘤胃內(nèi)停留t 小時(shí)的瘤胃降解率；e 為歐拉常數(shù)；ED為某成分瘤胃有效降解率（%）；k為待測飼料的瘤胃外流速率常數(shù)（%·h?1），k=0.025%·h?1。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用SAS 軟件進(jìn)行分析，先進(jìn)行雙因素有重復(fù)方差分析，以檢驗(yàn)品種和青貯處理及其交互作用對各指標(biāo)平均值影響的顯著性。玉米品種對各指標(biāo)的顯著影響采用Tukey’s 多重比較，青貯前后對各指標(biāo)的影響則進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。各指標(biāo)數(shù)據(jù)采用“平均值”表示，P＜0.05 表示差異顯著，P＞0.05 表示差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的常規(guī)營養(yǎng)成分的變化

青貯前玉米7377 的CP 含量、NPN 含量顯著高于玉米7367 和玉米7387（P＜0.05）；玉米7367 和玉米7377 的NDF 顯著低于玉米7387（P＜0.05）；玉米7367 的ADF 含量顯著低于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）；玉米7377和玉米7387 的Ash 和P 含量顯著高于玉米7367（P＜0.05）（表2）。

與青貯前同品種全株玉米相比，3 種全株玉米青貯后的CP、NPN、EE、Ash、Ca、P 的含量顯著提高（P＜0.05），NDF 含量顯著下降（P＜0.05）。

玉米7367 青貯后的CP 和NPN 含量顯著高于玉米7377 青貯和7387 青貯（P＜0.05）；玉米7367 和7377 青貯后的NDF 和ADF 含量顯著低于玉米7387（P＜0.05）；玉米7367 和玉米7387 青貯后的EE 含量顯著高于玉米7377（P＜0.05）；玉米7387 青貯后的Ash、Ca、P 含量顯著高于玉米7367 和玉米7377（P＜0.05）。

2.2 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的干物質(zhì)降解特性

青貯前玉米7377 的快速降解部分顯著高于玉米7367 和玉米7387（P＜0.05），玉米7367 的DM 有效降解率顯著高于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）（表3）。

經(jīng)過青貯處理后，與同品種全株玉米相比，3 種全株玉米的DM 的慢速降解部分顯著降低（P＜0.05），快速降解部分和有效降解率顯著提高（P＜0.05）。

玉米7367 青貯后的DM 慢速降解部分顯著低于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05），DM 快速降解部分和DM有效降解率顯著高于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）。

2.3 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的粗蛋白降解特性

玉米品種和青貯處理對3 種全株玉米CP 的快速降解部分、慢速降解部分、慢速降解部分的降解速率及CP 有效降解率均有顯著影響（P＜0.05）。青貯前玉米7377 的CP 快速降解部分和有效降解率顯著高于玉米7367 和玉米7387（P＜0.05），玉米7387 的CP 慢速降解部分顯著低于玉米7367（P＜0.05），玉米7387 的CP 慢速降解部分的降解速率顯著高于玉米7377（P＜0.05）（表4）。

與青貯前相比，3 種全株玉米青貯后CP 的快速降解部分和CP 有效降解率顯著提高（P＜0.05）；玉米7367 和玉米7377 青貯后的慢速降解部分顯著降低（P＜0.05）。

表2 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的常規(guī)營養(yǎng)成分Table2 The contents of normal nutrient composition of three varieties of whole plant corn before and after ensiling（%DM）

青貯后，玉米7367 和玉米7377 的CP 快速降解部分顯著高于玉米7387（P＜0.05），CP 的慢速降解部分顯著低于玉米7387（P＜0.05），玉米7367 青貯后CP 有效降解率顯著高于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）。

2.4 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的中性洗滌纖維降解特性

青貯前玉米7367 和玉米7387 的快速降解部分顯著高于玉米7377（P＜0.05），玉米7367 的NDF 有效降解率顯著高于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）（表5）。

與青貯前同品種全株玉米相比，3 種全株玉米青貯NDF 的快速降解部分、慢速降解部分的降解速率及NDF有效降解率顯著提高（P＜0.05），NDF 的慢速降解部分顯著降低（P＜0.05）。

玉米7367 青貯后的NDF 快速降解部分和NDF 有效降解率顯著高于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）；玉米7367 青貯后的NDF 的慢速降解部分顯著低于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）；青貯處理后，玉米7367 和玉米7387 的NDF 慢速降解部分的降解速率顯著高于玉米7377（P＜0.05）。

2.5 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的酸性洗滌纖維降解特性

青貯前玉米7367 ADF 的快速降解部分顯著高于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05），3 種全株玉米ADF 的慢速降解部分、慢速降解部分的降解速率及ADF 有效降解率無顯著差異（表6）。

與青貯前同品種全株玉米相比，3 種全株玉米青貯后ADF 的快速降解部分顯著提高（P＜0.05），慢速降解部分顯著降低（P＜0.05），玉米7367 青貯后的ADF 有效降解率顯著提高（P＜0.05），玉米7377 和玉米7387 青貯后ADF 有效降解率與青貯前同品種全株玉米相比無顯著差異。

表3 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的DM 降解率及降解參數(shù)Table 3 DM degradation rate and degradation parameters of three varieties of whole plant corn before and after ensiling

青貯處理后，玉米7367 和玉米7377 ADF 的快速降解部分和慢速降解部分顯著高于玉米7387（P＜0.05），玉米7387 青貯后ADF 的慢速降解部分的降解速率顯著高于玉米7367 和玉米7377（P＜0.05），3 種全株玉米青貯后的ADF 有效降解率由大到小依次為玉米7367，玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）。

3 討論

3.1 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的營養(yǎng)成分含量

飼料蛋白質(zhì)是反芻動物所需氮素的主要來源。非蛋白氮在反芻動物體內(nèi)微生物作用下生成氨，并與酮酸作用生成氨基酸，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為微生物蛋白，為機(jī)體提供氮源［7］。在本試驗(yàn)中，青貯前玉米7377 的CP 和NPN 含量最高，說明玉米7377 的快速降解蛋白含量高，能提高可降解蛋白的含量，與本試驗(yàn)中CP 降解率一致。由于發(fā)酵過程中糖分的消耗和微生物數(shù)量增加［8］，3 種全株玉米青貯后的CP 顯著高于青貯前，與苗樹君等［9］和黃運(yùn)青［10］研究結(jié)果一致。青貯后3 種全株玉米的NPN 含量也顯著提高，可能是在青貯發(fā)酵過程中由于植物蛋白酶和微生物酶的作用，將蛋白質(zhì)中的真蛋白分解為肽、氨基酸、氨及胺類等非蛋白氮［11］。當(dāng)飼料NPN 含量顯著增加時(shí)，將有利于提高飼料快速降解蛋白含量，并為瘤胃微生物提供氮源。在本試驗(yàn)中，玉米7367 青貯后的CP 和NPN 含量高于玉米7377，說明玉米7367 青貯后的CP 利用率更好。

表4 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的CP 降解率及降解參數(shù)Table 4 CP degradation rate and degradation parameters of three varieties of whole plant corn before and after ensiling

在本試驗(yàn)中青貯前后玉米7367 的NDF 和ADF 含量最低，可能與其品種不同有關(guān)，不同品種的全株玉米其生物學(xué)特性有所差異，引起其營養(yǎng)成分含量的差異，纖維含量低的全株玉米，反芻動物更容易消化利用。余汝華等［12］研究表明不同玉米品種的青貯原料對青貯發(fā)酵產(chǎn)物及青貯飼料營養(yǎng)物質(zhì)含量有顯著影響。3 種全株玉米青貯的NDF 顯著降低，ADF 含量無顯著差異，可能是乳酸菌在繁殖過程中將可利用纖維合成乳酸等營養(yǎng)物質(zhì)的原因。CP 含量高而纖維含量低的飼料其飼用價(jià)值更高，在本試驗(yàn)中，玉米7367 青貯的NDF 和ADF 含量最低，在反芻動物瘤胃中更容易消化。綜合青貯前后的常規(guī)營養(yǎng)成分含量發(fā)現(xiàn)，玉米7367 更適合制作青貯飼料。

3.2 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的DM 降解特性

飼料DM 降解率反映了飼料被瘤胃微生物利用的程度，與反芻動物的干物質(zhì)采食量呈正相關(guān)。反芻動物飼草結(jié)構(gòu)性碳水化合物的消化利用是影響飼料DM 消化率的重要因素，飼料纖維含量增加，會導(dǎo)致DM 降解率降低［13?14］。本試驗(yàn)中各全株玉米原料的常規(guī)營養(yǎng)成分存在顯著差異，玉米7367 的NDF 和ADF 含量最低，DM 消化率最高，說明青貯前玉米7367 能使奶牛有更高的采食量和產(chǎn)奶量。本研究結(jié)果表明，3 種全株玉米青貯的DM 有效降解率分別為67.49%、64.16%、64.97%，顯著高于青貯前同品種的全株玉米，與張文舉等［15］和張佩華等［16］的研究結(jié)果一致，其原因是青貯處理改善了全株玉米細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，降低了纖維含量，從而提高了營養(yǎng)物質(zhì)的短期降解率［17］。飼料營養(yǎng)組分及DM 快速降解或慢速降解部分比例的不同，會導(dǎo)致DM 瘤胃降解率存在顯著差異。本試驗(yàn)中，3 種全株玉米青貯的DM 降解率存在顯著差異，玉米7367 青貯后的DM 降解率顯著高于玉米7377 和玉米7387，與Ballard 等［18］研究結(jié)果相似，可能是玉米7367 青貯的粗蛋白等易降解物質(zhì)含量高，纖維等不易降解部分含量低，導(dǎo)致DM 快速降解部分含量高，慢速降解部分含量低。

表5 3 種全株玉米青貯前后的NDF 降解率及降解參數(shù)Table 5 NDF degradation rate and degradation parameters of three varieties of whole plant corn before and after ensiling

3.3 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的粗蛋白降解特性

影響飼草蛋白質(zhì)降解的主要因素是可溶性蛋白質(zhì)的含量及植物細(xì)胞壁的纖維素結(jié)構(gòu)，可溶性蛋白質(zhì)含量越高，纖維含量及木質(zhì)化程度越低，粗蛋白的降解率越高［11，19?20］。在本試驗(yàn)中，青貯前玉米7377 的蛋白質(zhì)降解率顯著高于玉米7367 和玉米7387。青貯發(fā)酵過程中由于植物蛋白酶和微生物酶的水解作用，增加非蛋白氮和可溶性粗蛋白含量，能提高可降解蛋白的含量［21］；其次青貯處理破壞了飼料纖維素的密閉結(jié)構(gòu)，增加了微生物與飼料的接觸面積，因此CP 的快速降解部分顯著提高，慢速降解部分顯著降低，提高了CP 有效降解率。本試驗(yàn)中3 種全株玉米青貯的CP 有效降解率顯著高于同品種青貯前的全株玉米，與劉桂要等［22］和王英楠［17］的研究結(jié)果一致，其中玉米7367 青貯的CP 有效降解率顯著高于玉米7377 青貯，主要是由于青貯處理后玉米7367 的非蛋白氮含量和纖維消化率高。

3.4 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的NDF 和ADF 降解特性

NDF 和ADF 是評定飼料結(jié)構(gòu)性碳水化合物消化利用程度的重要指標(biāo)，纖維含量越低，飼草的消化率越高，其利用程度主要取決于飼料在瘤胃內(nèi)的滯留時(shí)間、瘤胃內(nèi)纖維分解菌的活性、飼料纖維組成等［23?24］。瘤胃微生物在降解纖維素時(shí)首先要破壞其與木質(zhì)素之間的化學(xué)鍵，木質(zhì)素是一種高分子化合物，幾乎不會被酶及微生物所降解，與NDF 和ADF 降解率呈顯著負(fù)相關(guān)，因此木質(zhì)素含量越高，化學(xué)鍵結(jié)合越緊密，纖維素降解越困難［25?26］。在本試驗(yàn)中，青貯前玉米7367 的NDF 和ADF 降解率均顯著高于玉米7377 和玉米7387，玉米7367 的NDF 和ADF 含量相對較低，說明玉米7367 在反芻動物瘤胃中更容易被消化。在其他條件不變的情況下，提高飼料的NDF 降解率有利于提高反芻動物干物質(zhì)采食量和干物質(zhì)降解率［27］。經(jīng)過青貯處理后，3 種全株玉米的NDF 的快速降解部分顯著提高，慢速降解部分顯著降低，提高了NDF 的瘤胃降解率，與張佩華等［16］和王英楠［17］的研究結(jié)果一致，與此同時(shí)，青貯處理顯著提高了玉米7367 的ADF 降解率，與陶蓮［28］的研究結(jié)果一致，由于青貯過程中乳酸發(fā)酵破壞了木質(zhì)素與可利用纖維的緊密結(jié)構(gòu)，使難降解成分降低，易降解成分提高，進(jìn)而促進(jìn)瘤胃微生物附著并降解飼料中的NDF 和ADF，從而使纖維的降解率提高。Benefield 等［29］的指出不同品種的全株玉米青貯的NDF和ADF 含量有明顯差異，ADF 含量低有利于提高ADF 降解率［30］。玉米7367 青貯后的NDF 和ADF 有效降解率顯著高于玉米7377 青貯和玉米7387 青貯，是由于玉米7367 青貯的纖維含量低，NDF 和ADF 的快速降解部分含量高，在反芻動物瘤胃內(nèi)降解率高。NDF 和ADF 的降解率提高，產(chǎn)生更多的揮發(fā)性脂肪酸（volatile fatty acid，VFA）作為瘤胃發(fā)酵的能量來源，為合成菌體蛋白提供更多碳架［31］，因此玉米7367 更適合制作青貯飼料，提高反芻動物干物質(zhì)采食量和生產(chǎn)性能。

表6 3 個(gè)全株玉米品種青貯前后的ADF 降解率及降解參數(shù)Table 6 ADF degradation rate and degradation parameters of three varieties of whole plant corn before and after ensiling

4 結(jié)論

青貯處理能顯著改善3 種全株玉米的常規(guī)營養(yǎng)成分含量，同時(shí)能提高全株玉米的DM、CP、NDF 和ADF 的瘤胃降解率。

綜合青貯前后的全株玉米的常規(guī)營養(yǎng)成分含量和瘤胃降解特性，玉米7367 飼用價(jià)值最高，其次是玉米7377，玉米7387 的飼用價(jià)值最低。