利用NIRS 技術對某奶牛場粗飼料質量進行評價

張一為，邵麗瑋，劉 申，鄭桂亮，馬 超，李亞東，郭 爽，王鴻英*

（1. 天津市農業發展服務中心，天津300061；2. 河北省畜牧獸醫研究所，河北保定071000；3. 河北省唐山市樂亭縣農業農村局，河北唐山063600）

粗飼料的使用對于奶牛養殖具有重要意義[1]，其品質優劣直接關系到動物的生產性能、健康狀況及飼養成本[2]。毛華明[3]研究發現，飼喂6 kg/d 精飼料時,體重為600 kg 的奶牛采食中等和高質量粗飼料時，可分別維持3.5%乳脂率22 kg和31 kg產奶量。在粗飼料的應用方面，種類的選擇需要考慮到各牛群采食習慣、產品性價比特點以及產品供應方式；在質量控制方面，還需要確保產品質量穩定，并做到可監測、可調控，降低支出，提高產出，最大限度地提高粗飼料的使用效益。本試驗通過利用近年來常見的近紅外檢測技術對天津地區某規模奶牛場使用的粗飼料進行質量評價，并分析各粗飼料種類的使用特點，以期對本地區粗飼料的利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2021 年12 月在天津市涉農區選定一規模奶牛養殖場，奶牛存欄2 200頭，泌乳牛1 030頭。

選取粗飼料樣品包括：羊草、燕麥草、梯牧草、苜蓿、小黑麥、全株玉米青貯等6 類共8 種粗飼料，每種粗飼料取3份重復樣品。粗飼料信息見表1。

表1 粗飼料信息Tab.1 Roughage information

1.2 營養成分測定

應用NIRS技術分析飼草營養指標成分。取所有待測樣品各100 g，采用旋風磨（UDY Cyclone Sample Mill）進一步粉碎過1 mm 篩，FOSS500 近紅外分析儀進行光譜掃描（波長范圍1 100～2 500 nm，掃描32次，譜區間隔2 nm）。以CVAS 公司的相關飼草近紅外快速檢測模型為數據分析基礎，獲得樣品中相關營養成分含量，包括：粗蛋白（CP)、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、木質素（LI）以及NDF 30、120、240 h 消化率；淀粉、非結構性碳水化合物、非纖維性碳水化合物、粗脂肪、總可消化養分、產奶凈能、每t 飼料產奶量；灰分（Ash）、鈣（Ca）、磷（P）、鎂（Mg）、鉀（K）。

1.3 數據統計與分析

試驗數據采用Excel 軟件整理，SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析，Duncan's 法進行多重比較。結果以“平均值±標準差”表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 8種粗飼料蛋白質和纖維成分比較（見表2）

由表2可知，3種苜蓿干草的CP含量均已到達18%以上，顯著高于其他粗飼料（P＜0.05）；羊草的CP 含量最低，僅為4.40%，顯著低于其他粗飼料（P＜0.05）。羊草、燕麥草和梯牧草的NDF含量均在60%以上，顯著高于苜蓿、小黑麥和全株玉米青貯（P＜0.05），ADF 也出現同樣趨勢；但在LI方面，全株玉米青貯的LI含量顯著低于其他7種粗飼料（P＜0.05），平均值僅為3.07%。

梯牧草和全株玉米青貯的NDF 30 h 消化率顯著高于其他6 種粗飼料（P＜0.05），最低的是羊草，僅為30.53%。梯牧草和全株玉米青貯的NDF 120 h 消化率、NDF 240 h消化率仍保持較高水平，顯著高于其他粗飼料（P＜0.05）；3種苜蓿的NDF 120 h消化率、NDF 240 h消化率差異不顯著（P＜0.05），最低仍為羊草組。通過縱向比較，8種粗飼料的 消 化 率 由30～240 h 分 別 提 高 了20.86%、42.02%、17.73%、17.17%、9.83%、12.55%、43.27%、23.27%。

表2 8種粗飼料蛋白質和纖維成分比較Tab.2 Comparison of protein and fiber components of eight kinds of roughage

2.2 8種粗飼料碳水化合物和能量指數比較（見表3）

由表3 可知，全株玉米青貯的淀粉值最高為38.80%，顯著高于其他粗飼料（P＜0.05），進口苜蓿淀粉值較低，在1.00%以下；全株玉米青貯的非結構性碳水化合物和非纖維性碳水化合物均顯著高于其他組（P＜0.05）。在粗脂肪方面，羊草和全株玉米青貯表現差異不顯著（P＜0.05），但均顯著高于其他組（P＜0.05），燕麥草最低為1.48%；全株玉米青貯總可消化養分最高，為71.55%，比最低的燕麥草提高了46.92%，除燕麥草外其他7組粗飼料的總可消化養分均超過55%。全株玉米青貯產奶凈能最高，為6.82 MJ/kg，顯著高于其他組（P＜0.05）；除全株玉米青貯外，其他組產奶凈能均在4.49～5.77 MJ/kg；苜蓿2和苜蓿3的每t飼料產奶量分別為1 490.33 和1 471.30 kg/t，顯著高于其他組（P＜0.05），燕麥草最低為803.33 kg/t。

表3 8種粗飼料碳水化合物和能量指數比較Tab.3 Comparison of carbohydrate and energy index of eight kinds of roughage

2.3 8種粗飼料礦物質含量比較（見表4）

由表4可知，3種苜蓿的Ash含量在10%以上，羊草和全株玉米青貯的Ash 含量均在5%以下；3 種苜蓿的Ca 含量在1%以上，顯著高于其他5 組（P＜0.05），而其他5 組的Ca 含量均在0.5%以下；苜蓿2 的P 含量最高為0.32%，其他組P 含量在0.1%～0.3%；3 種苜蓿的Mg 含量在0.3%以上，且顯著高于其他組（P＜0.05），燕麥草和梯牧草相對較低，分別為0.11%和0.12%；苜蓿2 的K 含量最高，達到了3.24%，顯著高于其他各組（P＜0.05），燕麥草的K含量處于較低水平，僅為0.93%。

表4 8種粗飼料礦物質含量比較Tab.4 Comparison of mineral content of eight kinds of roughage 單位：%DM

3 討論

3.1 利用NIRS技術評價奶牛粗飼料質量的意義

配置奶牛日糧時，應根據化驗數據選擇合適的粗飼料飼喂使用。粗飼料的中性洗滌纖維消化率（NDFD）每增加1%，干物質采食量（DMI）增加0.17 kg，產奶量增加0.25 kg[4]。粗飼料的NDFD 和DMI 均較低時，產奶量和乳指標將面臨很大挑戰，只能優化瘤胃微生物提高發酵效率。監測青貯飼料質量對于產奶量至關重要，如25 kg 青貯水分28%時，干物質量7 kg；25 kg 青貯水分32%時，干物質量8 kg，兩者相差1 kg，精粗比例和營養濃度的變化導致瘤胃狀況的改變。

NIRS 為近紅外光譜分析技術的簡稱。Norris 等[5]在20 世紀70 年代以高羊茅和紫花苜蓿為研究對象建立了CP、NDF 和ADF 等指標的近紅外預測模型,證實了利用NIRS 技術預測粗飼料營養成分的可行性。Samadi 等[6]研究表明，利用NIRS技術得到光譜數據再結合濕化學分析，通過主成分分析、改良偏最小二乘法等數學處理，可建立動物飼料NDF和ADF等營養成分的預測模型。

Garcia-Criado 等[7]采用NIRS 技術分析了不同生育期飼草的粗蛋白含量，預測模型的相關系數達到90%以上。曹明月等[8]對542 份奶牛TMR 的養分進行了快速分析預測模型的可行性研究，結果表明，混合日糧的DM、CP、NDF、ADF、總氨基酸含量的濕化學檢測值與NIRS分析值之間的驗證系數達0.84 以上，預測效果良好。郭濤[9]利用NIRS 建立了苜蓿干草DM、Ash、CP、NDF、ADF 和粗脂肪（EE）等營養成分預測模型，DM、CP、NDF 和ADF 預測模型可應用于實際預測。目前，國內部分實驗室已通過美國牧草檢測協會認證，建立了奶牛常用的粗飼料近紅外分析數據庫，可較準確地分析待測樣品進行常規的指標，快速便捷、無污染、不耗化學試劑，可實現多種營養成分含量即時監測，且其檢測價格僅為濕化學法的10%或更低，指標更全面，是一種綠色、經濟、環保的監測分析模式。

3.2 8種粗飼料在本牧場中的使用評價

羊草、燕麥草、梯牧草、苜蓿、小黑麥、全株玉米青貯是天津市奶牛場常見的粗飼料，對于維持奶牛的生產性能具有重要作用。羊草作為本牧場后備牛的飼草儲備，因近年品質降低導致在本地區的使用受到了一定限制，在育成牛的飼料配方中基本以精補料+國產燕麥/羊草+全株玉米青貯的飼喂方式，纖維物質消化率以及每t 飼料產奶量低于燕麥草。國產燕麥草在本場中的應用范圍較廣，包如低產牛、干奶牛、青年牛、育成牛，占總投料量干物質的比例分別為8.6%、46.5%、38.3%、28.1%。因受到進口燕麥草的限制以及產前陰離子鹽日糧的飼喂要求，本牧場使用梯牧草代替進口燕麥草，并只在犢牛和產前21 d 的牛群中飼喂，占投料量干物質的31.8%；但本試驗結果顯示，梯牧草的K 含量高于國產燕麥草，與實際應用出現了一定偏差，需進一步分析確認。進口苜蓿在低產牛、高產牛和新產牛中使用，占投料量干物質的7.8%、16.7%、18.9%，自產苜蓿因數量有限，收割時間不穩定，導致纖維成分偏高，產奶凈能和相對飼喂價值略低，僅作為國產燕麥的補充使用。

通常優質粗飼料應用于飼喂對營養有特殊要求的牛，低質粗飼料飼喂對營養要求不高的奶牛。一般情況下，后備牛飼料的精粗比為4∶6，干草3～6 kg/（頭·d），青貯用量10～15 kg/（頭·d）；泌乳牛飼料的精粗比為1∶1，干草3～8 kg/（頭·d），青貯用量10～15 kg/（頭·d）；干奶牛飼料的精 粗 比 為6∶4，干 草5～7 kg/（頭·d），青 貯 用 量 為10～14 kg/（頭·d）。本年度，牧場嘗試以部分小黑麥青貯替代部分全株玉米青貯，盡管纖維成分、消化率和淀粉方面不及全株玉米青貯，但是作為奶牛場自有土地，小黑麥+全株青貯玉米的種植模式仍可使經濟效益最大化。全株玉米青貯是奶牛場性價比最高的粗飼料[10]，其纖維成分適中、消化率高，在淀粉、糖分、產奶凈能、Ash等方面均表現出明顯優勢[11]。本場中在產前牛、低產牛、干奶牛、高產牛和青年牛的投料量干物質的占比分別為28.3%、31.1%、33.8%、21.3%、41.5%。此外，粗飼料中的纖維物質有利于瘤胃正常發酵[12]，對維持瘤胃內環境具有重要作用，NDF及其消化率對于提高奶牛干物質采食量和產奶量具有顯著作用，在粗飼料質量評定中應引起足夠的重視[13]。

4 結論

8 種粗飼料各營養組分含量差異較大，奶牛場可利用NIRS技術并結合奶牛營養需要和生產實際進行合理配方設置。養殖者和配方師應在先前經驗的基礎上，參照營養需要標準，確定本牧場各階段牛群的營養需要并明確粗飼料的營養成分以達到飼喂效益最大化。此外，應重視粗飼料本地化生產，在保證營養供給的同時，最大程度降低粗飼料成本，充分挖掘與利用周邊可用的粗飼料資源，兼顧禾本科與豆科牧草種類，鮮草、干草、青貯、半干青貯等多種方式并存；還應更加注重種養結合中“種”的發展，充分利用養殖場自有用地，科學合理地制定種植規劃，真正實現既能供應優質飼草，又能達到糞水資源化利用目的。