油菜及其秸稈在肉羊瘤胃降解率的研究

武瑩蓮，屠 焰，薛穎昊，康凌云，哈麗代·熱合木江，孔路欣，馬長永，徐志宇

（1.中國農業(yè)科學院飼料研究所，北京 100081；2.農業(yè)農村部農業(yè)生態(tài)與資源保護總站，北京 100125；3.北京市昌平區(qū)崔村動物防疫站，北京 102200）

糧食安全的根本是飼料糧安全。2021 年我國飼料糧消費量占糧食總消費量的48%，大豆、玉米進口量逐年遞增，大豆的進口依賴度達到80%（馬有祥，2022）。因此，開發(fā)新型飼料資源，實現(xiàn)大豆玉米減量替代勢在必行。

油菜是我國第一大油料作物，2018 年油菜秸稈約3807 萬t，其中被飼料化的僅占2%，大部分油菜秸稈被廢棄或焚燒，不但造成了資源浪費，還污染環(huán)境（張建麗等，2022 ；中國農學會，2009）。油菜秸稈的粗脂肪、粗蛋白質的含量明顯高于小麥秸、玉米秸和豆秸（烏蘭等，2010），具有較高的飼用價值。但其物理結構緊密，不利于動物消化，還含有硫甙等抗營養(yǎng)因子，適口性差，在反芻動物應用中受到了限制，黃瑞鵬（2013）在肉牛飼料中的添加比例為20% 以上的油菜秸稈替代黑麥草，發(fā)現(xiàn)牛的采食量和日增重呈降低趨勢。

為了更全面地評價油菜秸稈的營養(yǎng)價值，需要對其在反芻動物瘤胃中消化降解的特性進行研究，為后期提質增效技術提供準確的數(shù)據(jù)支持。本研究旨在完善油菜作為飼草資源的營養(yǎng)參數(shù)，為促進其在反芻動物日糧上的飼料化應用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 于2021 年6 月采集來自不同地區(qū)和品種的油菜9 種，其中6 種油菜秸稈（油菜成熟后將菜籽單獨收獲，剩余的包含莖和葉的地上部分，本文稱為“油菜秸稈”），3 種全株油菜（油菜成熟后，未單獨收獲菜籽，將菜籽、莖、葉等地上部分全部收集所得到的樣品，本文稱為“全株油菜”）。原料詳細信息見表1。

表1 樣品詳細信息

1.2 試驗動物和日糧 試驗在北京市昌平區(qū)中國農業(yè)科學院南口中試基地進行。試驗選用健康、體重（50±3）kg、裝有瘤胃瘺管的湖羊9 只，單籠獨飼，本試驗日糧精粗比為56 ：44，營養(yǎng)水平參照《中國肉用綿羊營養(yǎng)需要量》（刁其玉，2019），營養(yǎng)水平見表2。每天7 ：00 和19 ：00 飼喂2 次，每次飼喂500 g，自由飲水。

表2 日糧營養(yǎng)水平（干物質基礎） %

1.3 試驗設計 試驗將9 只瘺管羊隨機分為3組，每組3 個重復，每組羊分別測定1 種全株油菜和2 種油菜秸稈，每種樣品在每個時間點最后收回6 個尼龍袋。尼龍袋在瘤胃中的消化時間為6、12、24、48、72 和96 h，尼龍袋法具體操作參照張暄梓等（2021）的方法進行。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 營養(yǎng)成分 參照AOAC（2002）的方法測定樣品營養(yǎng)成分。采用纖維儀（ANKOMA 2000）測定中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和酸性洗滌木質素（ADL）含量；采用杜馬斯燃燒定氮儀（DumatecTM8000）測定日糧粗蛋白質（CP）含量。

半纖維素含量的計算公式如下：

計算變異系數(shù)：

式中：CV 為變異系數(shù)；SD 為標準偏差；x為平均數(shù)。

1.4.2 瘤胃降解率 計算各時間點的降解率。

式中：A 為某時間點的降解率；B 為樣品DM 和CP 含量，% ；C 為殘渣中DM 和CP 含量，%。

根據(jù)Фrskov 等（1979）提出的瘤胃動力學模型計算瘤胃降解參數(shù)：

式中：P 為降解率；a 為快速降解部分，%；b 為慢速降解部分，% ；c 為慢速降解部分的降解速率，%/h ；t 為樣品在瘤胃中的滯留時間，h。

根據(jù)a、b、c，計算瘤胃有效降解率。

式中：ED 為有效降解率；k 為樣品在瘤胃中的流通速率，本研究中k=0.034%/h（張暄梓等，2021）。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 所有試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0 軟件進行單因素方差分析（one-way ANOVA），采用獨立樣本t 檢驗進行顯著性檢驗，采用SAS 9.4 計算瘤胃降解參數(shù)a、b 和c，結果以“平均值± 標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 不同油菜秸稈飼料營養(yǎng)成分含量 由表3可知，9 種樣品的干物質（DM）含量在88.07%～94.3%；不同油菜CP 和粗纖維（EE）含量差異較大，其中全株油菜總平均CP 和EE 含量均高于油菜秸稈；NDF 與ADF 含量也存在較大差異，秸稈中的含量高于全株油菜；全株油菜和秸稈的ADL含量CV 值分別為33.41% 和22.05% ；秸稈的總平均半纖維素含量明顯高于全株油菜。

表3 9 種油菜及秸稈的營養(yǎng)成分含量（干物質基礎） %

2.2 油菜及秸稈的瘤胃降解特性 由圖1 可知，全株油菜和秸稈的DM 降解率為24.62%～47.90%和12.14% ～29.12%。全株油菜DM 的降解率在任何時間點都顯著高于秸稈（P＜0.05）；全株油菜和秸稈的NDF 降解率為7.43% ～19.92%和6.05% ～18.70%。6、12 和96 h 時，同一時間點全株油菜的NDF 降解率顯著高于秸稈（P＜0.05）；油菜及秸稈的ADF 瘤胃降解率隨滯留時間的增長呈逐漸升高的趨勢，24 和48 h 時全株油菜的ADF 瘤胃降解率顯著低于秸稈（P＜0.05），其他時間點無顯著差異（P＞0.05）；在不同時間點油菜及秸稈CP 瘤胃降解率不同，且同DM 降解率類似，在任一時間點全株油菜的CP降解率顯著高于秸稈（P＜0.05）。

圖1 不同時間點油菜及秸稈營養(yǎng)成分的降解率曲線

由表4 可知，在瘤胃降解參數(shù)方面，全株油菜DM 快速降解部分和慢速降解部分均顯著高于秸稈（P＜0.05），而b 的降解速率差異不顯著（P＞0.05），且全株油菜的有效降解率顯著高于秸稈（P＜0.05）；NDF 和ADF 的降解參數(shù)均無顯著差異（P＞0.05）；全株油菜CP 的快速降解部分、慢速降解部分和有效降解部分均顯著高于秸稈（P＜0.05），而b 的降解速率沒有顯著差異（P＞0.05）。

表4 油菜及秸稈營養(yǎng)成分的瘤胃降解參數(shù)

3 討論

3.1 油菜及秸稈的營養(yǎng)成分含量 飼料的營養(yǎng)成分可反映其營養(yǎng)特性的基礎。在本試驗中，全株油菜的總平均CP、EE 含量明顯高于秸稈，NDF 和ADF 含量明顯低于秸稈。其中油菜秸稈的總平均CP、NDF 和ADF 含量分別為4.56%、74.15% 和55.13%，與黎力之等（2016）和楊雪海等（2017）測得的結果相似，但NDF 和ADF 含量略高，與孟春花等（2020）對照組相比，本試驗油菜秸稈NDF 和ADF 含量明顯低于其研究結果，但CP 含量高于其研究結果。研究結果之間存在一定的差異，原因可能和油菜品種、土壤肥沃程度和樣品收割、存放時間等因素有關。從營養(yǎng)成分看，與常見粗飼料相比，油菜秸稈的CP 含量高于蕎麥秸稈CP 含量（盧娜等，2020），也是一種具有潛力的粗飼料來源，但與玉米秸稈、小麥秸稈、苜蓿干草和羊草相比，油菜秸稈NDF 和ADF 含量較高，不利于動物消化利用（郝生燕等，2022 等；許夢婷，2022 ；王吉東等，2022）。

3.2 油菜秸稈瘤胃降解特性 粗飼料在瘤胃中的降解對反芻動物至關重要。本試驗測得的全株油菜各個時間點的DM 降解率都顯著高于秸稈，并且其有效降解率為35.04%，顯著高于秸稈，表明全株油菜在瘤胃中的降解能力優(yōu)于秸稈，利用程度更高。

纖維在瘤胃中的降解率是評價粗飼料營養(yǎng)價值的重要指標，可反映纖維物質在反芻動物瘤胃內消化程度。在本研究中，全株油菜和秸稈的NDF 和ADF 降解率均隨消化時間的增長逐漸變緩，快速降解部分均處于較低值，說明油菜秸稈中的纖維類物質在瘤胃內難以被快速降解。本試驗結果測得，油菜秸稈的NDF 和ADF 有效降解率分別為10.36% 和6.15%，低于孟春花等（2020）的試驗結果，原因可能是油菜品種和試驗動物不同。油菜秸稈中的主要成分為木質纖維素，而木質纖維素包括纖維素、半纖維素和木質素（Lee，1997）。木質素在瘤胃中幾乎不能被微生物降解、利用，是粗飼料中最難消化的部分（張穎等，2019）。在本研究中，油菜秸稈纖維可有效降解率較低，原因可能是油菜秸稈中木質素占比較高，導致其纖維有效降解率較低，不利于動物的消化利用。木質化程度較高，木質素與纖維素之間存在堅固的酯鍵結構，瘤胃微生物難以降解，而反芻動物體內沒有可以降解木質素的酶，成為油菜秸稈利用的主要限制因素之一（Tian 等，2018）。半纖維素與木質素分子之間形成了網(wǎng)狀結構，進而增加了植物細胞壁對微生物的抵抗能力，使細胞壁不易被瘤胃微生物破壞（Nathan Mosier 等，2003 ；Saha Badal，2003）。與常見粗飼料相比，本研究中的全株油菜和秸稈的半纖維素含量均高于苜蓿干草和蕎麥秸稈，但低于玉米秸稈、小麥秸稈和羊草的半纖維素含量，表明全株油菜和秸稈比玉米秸稈、小麥秸稈以及羊草更易被降解（王吉東等，2022 ；郝生燕等，2022 ；許夢婷，2022 ；盧娜等，2020）。

CP 瘤胃降解率主要受飼料CP 含量、組成及在瘤胃中滯留時間的影響（馮仰廉，2004）。全株油菜的CP 瘤胃降解率和有效降解率在所有時間點均高于秸稈，原因是菜籽CP 含量較高，更易被消化降解。趙娜等（2020）用山羊測得結莢飼用油菜CP 的有效降解率為76.5%，本試驗測得的全株油菜的CP 有效降解率為30.3%，研究結果相差較大，可能是產地、刈割時節(jié)、試驗動物的不同導致的差異。

針對油菜秸稈纖維降解率低這一特點也有學者進行了探究。張建麗等（2022）對油菜秸稈進行氨化處理，提高了CP 含量，降低了NDF 和ADF 含量，黃瑞鵬（2013）研究發(fā)現(xiàn)，40% 添加量能顯著提高黃牛日增重，降低料重比。董璦榕等（2019）和陳宇等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，添加一定量的發(fā)酵油菜秸稈可提高山羊日增重，但陳宇等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，添加20% 的發(fā)酵油菜秸稈替代粗料對麻羊生長性能無顯著影響。

綜上所述，油菜秸稈是一種可飼用的粗飼料來源，具有極大的飼料化利用和開發(fā)潛力。

4 結論

（1）油菜秸稈各品種的營養(yǎng)成分具有較大差異。不同品種油菜由于育種目標不同，遺傳基因也有差異，建議未來育種將飼用價值也作為育種目標之一，提升秸稈飼料化應用效果。

（2）全株油菜和秸稈在瘤胃中的降解率較低，不易被動物利用，需進一步加工處理。

（3）與油菜秸稈相比，全株油菜更易被羊瘤胃消化。