梯牧草和燕麥草的營養(yǎng)價值及其奶牛瘤胃降解特性

高明，陸相龍，毛宏祥，張春剛，方熱軍，張佩華*

梯牧草和燕麥草的營養(yǎng)價值及其奶牛瘤胃降解特性

高明1,2，陸相龍2，毛宏祥2，張春剛2，方熱軍1，張佩華1*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.光明牧業(yè)有限公司，上海 200436)

選擇3頭安裝有瘤胃瘺管的中國荷斯坦奶牛進行頭茬、二茬梯牧草和燕麥草體內(nèi)試驗，比較3種飼草的營養(yǎng)成分及其瘤胃降解率和降解特性的差異。結(jié)果表明：梯牧草的粗蛋白質(zhì)(CP)和粗脂肪質(zhì)量分數(shù)顯著高于燕麥草的，而可溶性碳水化合物和相對飼喂價值則顯著低于燕麥草的，梯牧草頭茬和二茬間的營養(yǎng)成分的差異無統(tǒng)計學(xué)意義；燕麥草、二茬和頭茬梯牧草的瘤胃內(nèi)干物質(zhì)有效降解率依次為48.22%、41.76%和36.54%，且三者間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義；二茬梯牧草和燕麥草的瘤胃內(nèi)CP有效降解率相近，分別為53.09%和53.20%，且顯著高于頭茬梯牧草的(36.67%)；二茬梯牧草和燕麥草的瘤胃內(nèi)中性洗滌纖維有效降解率分別為36.61%和35.10%，且兩者間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但均顯著高于頭茬梯牧草的(28.62%)。可見，二茬梯牧草具有作為奶牛常規(guī)粗飼料資源的潛力，可用于替代燕麥草。

奶牛；梯牧草；燕麥草；營養(yǎng)成分；瘤胃降解率

梯牧草()又名貓尾草，系禾本科(Poaceae)早熟禾亞科(Pooideae)梯牧草屬()植物，其形態(tài)與狗尾巴草極其相似。梯牧草是高纖維、低蛋白的飼草，種植產(chǎn)量高，原產(chǎn)于歐亞陸地，現(xiàn)遍布于美國北部和加拿大的中、南部地區(qū)[1–3]。中國的梯牧草為引種栽培種，主要種植于東北、華北、西北等地區(qū)。梯牧草還具有易消化、抗逆性強等品質(zhì)，其飼用價值較高，可作為奶牛日糧中纖維的來源。目前，國內(nèi)針對梯牧草的研究主要圍繞在引種栽培方面[4–6]，而其營養(yǎng)價值評估和瘤胃降解率的研究卻鮮見報道。

在國內(nèi)外飼草價格上漲和供貨緊張的情況下，尋求高質(zhì)量的飼草資源解決粗飼料緊缺和降本增效對反芻動物養(yǎng)殖具有重要的意義。近年來受中澳關(guān)系及旱災(zāi)的影響，粗飼料中燕麥草的供應(yīng)最為緊張，價格漲幅最大，有必要尋找替代原料來拓展粗飼料資源?；诖?，本研究中，以同屬禾本科的進口梯牧草(頭茬和二茬)和進口燕麥草為研究對象，通過測定其營養(yǎng)成分來比較其差異，并通過尼龍袋法研究奶牛瘤胃中的動態(tài)降解率和降解參數(shù)，旨在為梯牧草在反芻動物生產(chǎn)上的開發(fā)應(yīng)用和推廣提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　試驗動物與日糧

試驗于上海市奉賢區(qū)海灣鎮(zhèn)某奶牛場完成。從10頭安裝有永久性瘤胃瘺管的中國荷斯坦奶牛中，隨機選取3頭泌乳約(250±20) d，體質(zhì)量(650±50) kg的奶牛用于試驗。參照美國NRC(2001)[7]配制日糧。選用玉米豆粕型精料青貯玉米、進口苜蓿草、羊草等粗飼料組成的全混合日糧，具體組成列于表1。于每日06:30、13:30和19:30飼喂，自由采食、自由飲水。

表1　基礎(chǔ)飼糧的組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

每1 kg預(yù)混料含有銅478 mg、錳1400 mg、鋅2500 mg、鈷12 mg、硒14 mg、碘22 mg、維生素A 150 000 IU、維生素D340 000 IU、維生素E 1525 mg、煙酸 4500 mg、膽堿125 000 mg；飼糧的泌乳凈能為1.67 MJ/kg。

1.2　試驗設(shè)計

供試梯牧草(頭茬和二茬)來自加拿大；供試燕麥草來自澳大利亞。按照粗飼料采樣規(guī)范對3種粗飼料進行3次重復(fù)采樣，測定并計算平均初始質(zhì)量0；再將樣品置于65 ℃烘箱中烘48 h至恒重，稱量并計算烘干后平均質(zhì)量1；樣品水分即為0–1。隨后將烘干的樣品粉碎，并一分為二，其中1份過孔徑1 mm篩，用于檢測相關(guān)營養(yǎng)指標；另1份過孔徑2 mm篩，用于瘤胃降解測試。所有粉碎后的樣品在檢測前均密封于封口瓶中。

采用尼龍袋法[8]開展體內(nèi)試驗探究飼草中營養(yǎng)成分在體內(nèi)的動態(tài)降解情況。用孔徑48 μm的尼龍布制成15 cm×8 cm的尼龍袋，并編號。尼龍袋邊緣切口容易拉絲，需以火燙除。已編號的袋用清水浸泡5 min后于65 ℃烘箱中預(yù)烘24 h直至恒重。稱量尼龍袋后并準確稱取3.000 0 g樣品置于袋中，每種飼草3個重復(fù)(每個重復(fù)用1頭瘺管牛)，每個重復(fù)設(shè)2個平行，2個平行樣品夾綁在同一根半軟塑料管的一端上(即每根塑料管上有3種樣，每種樣有2個平行，每根管上共有6個尼龍袋)，并在塑料管另一端系上尼龍繩，繩的末端作好標記?？紤]到分時段采樣，每頭牛準備同樣的綁好樣品的軟管7根。于晨飼前1 h將夾綁好樣品的塑料管通過瘺管口置于瘤胃底部，每頭牛放置7根，有標記的尼龍繩端留置于瘺管蓋外便于取樣。按“同時投入、依次取出”的原則，分別于2、4、6、12、24、48、72 h從每頭牛瘤胃中各取出一根帶有樣品的塑料管，立即放入冰水中，終止消化。用冷水緩緩沖洗袋外壁直至水澄清，清洗后置于65 ℃烘箱烘48 h至恒重，密封保存，用于測定瘤胃消化后的營養(yǎng)指標。

1.3　測定指標及方法

參照AOAC法(2000)[9]測定樣品中的干物質(zhì)(DM)、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)和粗蛋白質(zhì)(CP)質(zhì)量分數(shù)。參照VAN SOEST等[10]的方法，采用ANKOM A200i型半自動分析儀檢測樣品中的粗纖維(CF)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)和酸性洗滌木質(zhì)素(ADL)的質(zhì)量分數(shù)。采用高氯酸水解–蒽酮比色法[11]測定淀粉質(zhì)量分數(shù)。采用原子吸收分光光度計和可見分光光度計723型分別測定樣品中鈣(Ca)和磷(P)的質(zhì)量分數(shù)[12–13]。參考余汝華等[14]的方法檢測樣品中的水溶性碳水化合物(WSC)質(zhì)量分數(shù)。各指標均以干物質(zhì)基礎(chǔ)計算。

參照文獻[15]的方法計算相對飼喂價值(RFV)。參照文獻[16]的方法計算總可消化養(yǎng)分(TDN)質(zhì)量分數(shù)。參照文獻[17]的方法，利用試驗前后各飼草的DM、CP和NDF質(zhì)量分數(shù)計算瘤胃降解率。參照?RSKOV等[18]的指數(shù)模型，計算梯牧草和燕麥草的營養(yǎng)成分的瘤胃降解參數(shù)(目標成分的快速降解部分占比()、目標成分的慢速降解部分占比()、慢速降解部分的降解速率())和有效降解率(ED)，其中，瘤胃外流速率()取0.025/h。

1.4　數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)運用SPSS 18.0進行統(tǒng)計分析；采用Duncan法進行組間的多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1　供試飼草的營養(yǎng)成分

由表2可知，不同的梯牧草之間營養(yǎng)成分有所不同，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義，RFV也基本相似，頭茬和二茬梯牧草的RFV分別為92.22和92.64；無論是頭茬梯牧草還是二茬梯牧草，其CP和EE質(zhì)量分數(shù)均顯著高于燕麥草的，但WSC和RFV值均顯著低于燕麥草的。

表2　梯牧草和燕麥草的營養(yǎng)成分

飼草Ca/%P/%WSC/%RFVTDN/% 頭茬梯牧草0.26±0.020.16±0.02(12.22±0.21)B(92.22±0.82)B59.56±1.51 二茬梯牧草0.38±0.030.22±0.03(12.53±0.48)B(92.64±0.93)B59.18±1.37 燕麥草0.31±0.030.24±0.03(21.61±1.26)A(98.94±2.01)A60.30±1.72

同列不同字母示飼草間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(0.05)。

2.2　供試飼草的DM瘤胃動態(tài)降解率及降解參數(shù)

由表3可知，除2 h外，其他各時間點，頭茬和二茬梯牧草的DM降解率均顯著低于燕麥草的；2、4、6、12、24 h時，頭茬梯牧草的DM降解率與二茬梯牧草的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但48、72 h時，頭茬梯牧草的DM降解率均顯著低于二茬梯牧草的；頭茬梯牧草和燕麥草的DM快速降解部分占比(16.96%和17.92%)顯著高于二茬梯牧草的(10.19%)；頭茬梯牧草的DM慢速降解部分占比(33.44%)顯著低于二茬梯牧草和燕麥草的(45.58%和43.64%)；燕麥草(48.22%)、二茬梯牧草(41.76%)和頭茬梯牧草(36.54%)的DM有效瘤胃降解率依次降低，且三者的差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

表3　梯牧草和燕麥草的干物質(zhì)瘤胃動態(tài)降解率及降解參數(shù)

飼草瘤胃降解參數(shù)ED/% a/%b/%c/(%·h–1)(a+b)/% 頭茬梯牧草(16.96±2.47)A(33.44±2.95)B0.04±0.01(50.40±5.42)C(36.54±3.53)C 二茬梯牧草(10.19±0.33)B(45.58±1.71)A0.06±0.00(55.77±1.51)B(41.76±1.02B 燕麥草(17.92±2.91)A(43.64±1.42)A0.06±0.02(61.56±1.80)A(48.22±0.88)A

同列不同字母示飼草間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(＜0.05)。

2.3　供試飼草的CP瘤胃動態(tài)降解率及降解參數(shù)

由表4可知，在各時間點，頭茬梯牧草的CP降解率均顯著低于二茬梯牧草和燕麥草的；燕麥草(14.93%)、頭茬梯牧草(7.37%)、二茬梯牧草(4.69%)的CP快速降解部分占比依次降低，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義；頭茬梯牧草的CP慢速降解部分占比(41.96%)顯著低于二茬梯牧草的(58.31%)，但與燕麥草的(49.05%)差異無統(tǒng)計學(xué)意義；二茬梯牧草的CP有效降解率(53.09%)與燕麥草的(53.20%)基本相同，均顯著高于頭茬梯牧草的(36.67%)。

表4　梯牧草和燕麥草的粗蛋白質(zhì)瘤胃動態(tài)降解率及降解參數(shù)

飼草瘤胃降解參數(shù)ED/% a/%b/%c/(%·h–1)(a+b)/% 頭茬梯牧草 7.37±0.41(41.96±2.22)B0.06±0.00(49.33±1.98)B(36.67±0.93)B 二茬梯牧草 4.69±2.49(58.31±3.33)A0.12±0.01(63.00±1.57)A(53.09±0.43)A 燕麥草14.93±8.95(49.05±6.65)B0.10±0.05(63.98±2.35)A(53.20±1.20)A

同列不同字母示飼草間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(＜0.05)。

2.4　供試飼草的NDF瘤胃動態(tài)降解率及降解參數(shù)

由表5可知，2、4、6 h時，頭茬梯牧草的NDF降解率與燕麥草的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但均顯著低于二茬梯牧草的；12、24、48、72 h時，燕麥草的NDF降解率增加，且與二茬梯牧草的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，且除48 h時的二茬梯牧草外，兩者的NDF降解率均顯著高于頭茬梯牧草的；3種飼草的NDF的快速降解部分占比，二茬梯牧草的(15.78%)最高，且顯著高于頭茬梯牧草和燕麥草的(6.34%和2.01%)；頭茬和二茬梯牧草的NDF慢速降解部分占比顯著低于燕麥草的；二茬梯牧草NDF的有效降解率(36.61%)與燕麥草的(35.10%)基本相同，均顯著高于頭茬梯牧草的(28.62%)。

表5　梯牧草和燕麥草的中性洗滌纖維瘤胃動態(tài)降解率及降解參數(shù)

飼草瘤胃降解參數(shù)ED/% a/%b/%c/(%·h–1)(a+b)/% 頭茬梯牧草 (6.34±0.40)B(41.44±3.44)B0.03±0.00(47.77±3.56)B(28.62±0.90)B 二茬梯牧草(15.78±1.78)A(42.36±2.66)B0.03±0.01(58.14±4.29)A(36.61±0.54)A 燕麥草 (2.01±1.25)C(50.95±1.49)A0.05±0.01(52.96±1.32)AB(35.10±0.87)A

同列不同字母示飼草間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(0.05)。

3　結(jié)論與討論

本研究中，比較了頭茬和二茬梯牧草與燕麥草的營養(yǎng)成分和瘤胃代謝差異。在營養(yǎng)成分方面，頭茬和二茬梯牧草的CP質(zhì)量分數(shù)分別為9.57%和10.24%，EE質(zhì)量分數(shù)為2.39%和2.48%，NDF質(zhì)量分數(shù)為61.30%和61.44%，ADF質(zhì)量分數(shù)為36.11%和35.44%，梯牧草的CP和EE質(zhì)量分數(shù)顯著高于燕麥草的，但WSC和RFV顯著低于燕麥草的，頭茬和二茬梯牧草的營養(yǎng)成分間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義。梯牧草和燕麥草雖同屬于禾本科牧草，但二者之間的養(yǎng)分存在差異，這可能是品種不同、葉片與莖稈占比不同所致。PETIT等[19]報道了使用傳統(tǒng)收割機收割的梯牧草的CP、NDF、ADF質(zhì)量分數(shù)分別為11.7%、59.3%、35.2%。NEEL等[20]測定的梯牧草干草的CP、NDF和ADF質(zhì)量分數(shù)分別為7.7%、76.5%和43.5%。VILLENEUVE等[21]報道了梯牧草干草的CP、NDF和ADF質(zhì)量分數(shù)分別為9.0%、67.4%和38.0%。SUN等[22]報道了梯牧草干草的CP和TDN質(zhì)量分數(shù)分別為8.61%和60.70%。常會寧[23]在中國黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)種植加拿大阿爾伯塔省的梯牧草，采集10～15 cm高的處于營養(yǎng)期的梯牧草，CP和ADF質(zhì)量分數(shù)分別為18.9%和25.1%，其營養(yǎng)價值與同期羊草的營養(yǎng)價值(17.2%和30.1%)相似。本研究的結(jié)果與以上研究報道的營養(yǎng)成分存在差異，可能是由于品種不同及種植地區(qū)、氣候、季節(jié)、土壤條件、刈割茬次和刈割階段的不同所致。進口燕麥草的營養(yǎng)成分與之前的研究報道[24]基本相似。

反芻動物瘤胃內(nèi)飼料DM降解率是決定動物DM攝入量的重要因素，兩者呈正相關(guān)關(guān)系[25]。粗飼料的降解率與飼料本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)成分組成有關(guān)，它是反映飼料在機體內(nèi)代謝難易程度的關(guān)鍵指標。本研究中，頭茬與二茬梯牧草和進口燕麥草的DM有效降解率依次為36.54%、41.76%和48.22%，這與PETIT等[19]的研究得出的梯牧草DM的有效降解率為35.4%的結(jié)果比較接近。頭茬梯牧草的DM有效降解率最低，這表明使用進口燕麥草和二茬梯牧草可更好地提高DM采食量，且更容易被消化利用。頭茬梯牧草降解率偏低的可能原因是頭茬梯牧草都是越冬后收割的，生長期比較長，木質(zhì)化程度高，不可降解的NDF含量較高，奶牛瘤胃微生物的細菌可部分利用纖維素和半纖維素，但不能利用木質(zhì)素，隨木質(zhì)素含量增加，飼草的降解率降低。

在反芻動物瘤胃中，飼草蛋白質(zhì)的水平、構(gòu)成及其在胃腸道中的流通時間，決定了CP的瘤胃降解難易程度[26–27]。判斷飼料的營養(yǎng)價值，不僅需要對結(jié)構(gòu)和組成進行化學(xué)分析，更需要結(jié)合動物體內(nèi)的消化情況來進行綜合分析。瘤胃中飼料的各代謝階段與飼料的種類、產(chǎn)地、收割階段、制備工藝等息息相關(guān)。與單胃動物不同，CP瘤胃降解參數(shù)中的快速降解部分占比高對反芻動物有較高的營養(yǎng)價值[15]，原因在于快速降解部分主要分解的是非蛋白氮，是為反芻動物瘤胃內(nèi)微生物菌群的生長和增殖提供氮源的。本研究中，頭茬、二茬梯牧草和燕麥草的CP有效降解率分別為36.67%、53.09%和53.20%，二茬梯牧草的CP有效降解率與YU等[28]研究得出的加拿大溫省梯牧草CP瘤胃有效降解率為53.2%～57.6%的結(jié)果很接近。不同研究得出的梯牧草的降解率存在一定的差異和變化范圍，可能是梯牧草的產(chǎn)地和收割時間不同所致。不同茬次梯牧草在瘤胃內(nèi)的各降解代謝階段差異較大，可能是受不同茬次梯牧草的營養(yǎng)水平、構(gòu)成和在瘤胃內(nèi)流通時間的差異影響所致。

飼糧中的纖維素來自牧草，主要是由苜蓿、禾本科牧草和玉米青貯飼料提供[29]。反芻動物瘤胃內(nèi)飼料NDF降解率是評價飼料品質(zhì)的關(guān)鍵指標之一，數(shù)值高低代表了飼料中的纖維在瘤胃中進行機械和微生物分解的難易度。飼料的NDF構(gòu)成成分及其比例也是影響該飼料在反芻動物瘤胃中降解率的因素之一[30–31]。YU等[28]研究得出，梯牧草的24 h體外NDF消化率為35.4%～36.6%，本研究的二茬梯牧草的24 h NDF降解率(35.96%)與其相似。本研究中，在24～72 h時，二茬梯牧草和燕麥草的NDF降解率基本相同，這說明同樣作為反芻動物纖維飼料的來源，2種原料可互相替換。在各試驗時間點，二茬梯牧草NDF的降解率和有效降解率均比頭茬的高，可能是由于光周期、溫度等季節(jié)性因素造成二茬梯牧草的生長期較短、木質(zhì)化程度較低，不可降解的纖維水平含量低，這也說明了相比于頭茬梯牧草，二茬梯牧草更易被反芻動物消化分解，相對頭茬有更高的飼用價值。反芻動物瘤胃中的飼料流通速率及其有效消化率很大程度上取決于飼糧中的纖維素水平[11,32]，一般而言，其水平的高低與降解率呈負相關(guān)。NDF的攝入能有效刺激反芻動物口腔分泌唾液，一方面中和易發(fā)酵的碳水化合物快速分解產(chǎn)生的酸，防止酸度過高，另一方面進行二次消化。KAMRA等[33]和范鋌[34]的研究報道，DM與CP、NDF的降解率之間存在著一定的相關(guān)性，提高飼料中NDF的降解率是增加奶牛DM采食量和產(chǎn)奶量的有效方法。

綜上所述，頭茬和二茬梯牧草粗蛋白質(zhì)量分數(shù)的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，二茬梯牧草的營養(yǎng)成分要好于頭茬梯牧草，二茬梯牧草的營養(yǎng)物質(zhì)有效降解率與進口燕麥草比較接近；二茬梯牧草具有作為奶牛常規(guī)粗飼料資源的潛力，可作為替代進口燕麥草的優(yōu)質(zhì)飼草資源。

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Nutritional value of timothy grass and oat grass and their rumen degradation properties in dairy cows

GAO Ming1, 2，LU Xianglong2，MAO Hongxiang2，ZHANG Chungang2，F(xiàn)ANG Rejun1，ZHANG Peihua1*

(1.College of Animal Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China; 2.Bright Farming Co. Ltd, Shanghai 200436, China)

Three Chinese Holstein cows with permanent ruminal cannulas were selected to evaluate the nutritive value and to investigate the rumen degradation rate and degradation characteristics of the first cut(1st cut) premium timothy hay, second cut(2nd cut) timothy hay and oat hay for dairy cows. The results showed that the mass fractions of the crude protein(CP) and ether extract in 1st cut timothy hay and 2nd cut timothy hay were significantly higher than those in oat hay, while the water soluble carbohydrate and relative feed value were significantly lower than those in oat hay. There was no significant difference in nutritive values content between 1st cut timothy hay and 2nd cut timothy hay. In the rumen, the effective dry matter degradation rates of oat grass, 2nd cut timothy hay and 1st cut timothy hay were 48.22%, 41.76% and 36.54% respectively, and the differences among them were statistically significant. There was no significant difference in the CP effective degradability between 2nd cut timothy hay(53.09%) and oat hay(53.20%), but both of them were significantly higher than that in 1st cut timothy hay(36.67%). There was no significant difference in the neutral detergent fiber effective degradability between 2nd cut timothy hay(36.61%) and oat hay(35.10%), but both of them were significantly higher than that in 1st cut timothy hay(28.62%). Together, it can be seen that 2nd cut timothy hay has the potential as a conventional roughage resource for dairy cows and can be used to replace oat hay.

dairy cow; timothy; oat hay; nutritive value; rumen degradation rate

S816.5+1

A

1007-1032(2022)03-0335-07

10.13331/j.cnki.jhau.2022.03.013

2021–02–09

2022–06–10

湖南省草食動物產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系營養(yǎng)與飼料崗位項目(湘農(nóng)發(fā)[2019]105號)

高明(1979—)，男，上海人，碩士研究生，畜牧師，主要從事反芻動物營養(yǎng)與飼料研究，gaoming@brightdairy.com；*通信作者，張佩華，博士，副教授，主要從事草食動物營養(yǎng)與飼料研究，540517641@qq.com

高明，陸相龍，毛宏祥，張春剛，方熱軍，張佩華．梯牧草和燕麥草的營養(yǎng)價值及其奶牛瘤胃降解特性[J]．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2022，48(3)：335–341．

GAO M，LU X L，MAO H X，ZHANG C G，F(xiàn)ANG R J，ZHANG P H．Nutritional value of timothy grass and oat grass and their rumen degradation properties in dairy cows[J]．Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences)，2022，48(3)：335–341．

http://xb.hunau.edu.cn

責(zé)任編輯：鄒慧玲

英文編輯：柳正