苜蓿、燕麥草與全貯玉米、藜麥的組合效應(yīng)評估

羅 晶， 高愛民， 趙生國*， 王正文

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

反芻動物與單胃動物相比消化生理不同，更易受飼料組合效應(yīng)影響（郭冬生，2004）。不同飼料組合后通過彼此之間營養(yǎng)物質(zhì)、非營養(yǎng)物質(zhì)及抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)相互作用的效應(yīng)稱之為飼料組合效應(yīng)（盧德勛，2000），可通過體外試驗、體內(nèi)消化代謝試驗和動物試驗法來研究（陳偉健等，2011）。飼料中添加苜蓿（Medicago sativa）、燕麥（Avena sativaL）、玉米（Zea mays）、藜麥（Chenopodium quinoa）合理搭配秸稈類飼料能促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃的發(fā)酵，促進(jìn)瘤胃微生物的生長，改善動物體內(nèi)營養(yǎng)平衡，提高動物的生產(chǎn)性能，進(jìn)而顯著提高飼料的利用率（Sun等，2020；胡發(fā)成等，2006），具有作為優(yōu)質(zhì)粗飼料的開發(fā)潛力（李妍等，2017）。國內(nèi)外秸稈類飼料研究主要集中在玉米秸稈、稻草秸稈和小麥秸稈方面，然而對于燕麥草、全貯藜麥及其組合的研究很少。因此，深入探究苜蓿與燕麥草、全貯玉米、全貯藜麥間的組合效應(yīng)對開發(fā)新飼料具有重要的作用和應(yīng)用價值。本研究利用體外產(chǎn)氣法（楊紅建等，1988；Menke等，1979），研究苜蓿與燕麥草、全貯玉米、全貯藜麥間的不同配比，通過分析各組合的單項指標(biāo)和綜合效應(yīng)，篩選出最優(yōu)組合，以期為苜蓿與燕麥草、全貯玉米、全貯藜麥資源開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 苜蓿、全貯玉米、全貯藜麥采自甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院天祝藜麥高寒試驗示范基地；燕麥草采自甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗基地。試驗材料于65℃烘箱中烘干，0.85 mm篩篩選后粉碎備用。飼料營養(yǎng)水平見表1。

表1 飼料營養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）%

1.2 試驗設(shè)計 苜蓿與燕麥草進(jìn)行組合，篩選出最優(yōu)組合后分別再與全貯玉米、全貯藜麥進(jìn)行組合，進(jìn)一步篩選出與全貯玉米、全貯藜麥的最優(yōu)組合，每處理4個重復(fù)，組合及比例見表2。

表2 飼料間不同的組合及比例

1.3 瘤胃液供體動物及飼養(yǎng)管理 瘤胃液供體為6只1周歲安裝永久瘤胃瘺管的小尾寒羊（公羊）。每天08∶00和16∶00飼喂全混合飼糧，晨飼前取6只瘺管羊的瘤胃液，混合后4層紗布過濾到預(yù)熱的暖壺，持續(xù)通CO2，快速轉(zhuǎn)移至實驗室，待用，飼糧組成及營養(yǎng)水平見表3。

表3 全混合飼糧組成及營養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）

1.4 體外發(fā)酵培養(yǎng)程序 稱取不同比例的飼料（0.2000±0.0010）g（DM基礎(chǔ)）于尼龍袋后置于體外產(chǎn)氣管，加入用CO2氣體飽和的微生物培養(yǎng)液30 mL（20 mL緩沖液+10 mL瘤胃液），緩沖液配制方法參照Menke等（1979）方法制備，排出氣體后封住產(chǎn)氣管前端并記錄刻度值。放于39℃恒溫水浴鍋架上，在2、4、6、9、12、24、36 h及48 h記錄讀數(shù)（mL）。讀數(shù)后輕微振動模擬瘤胃運(yùn)動。某時刻GP（mL）＝該時刻樣品GP-該時刻空白管GP。

1.5 測定指標(biāo)及方法

1.5.1 產(chǎn)氣量測定

式中：t為發(fā)酵過程中某時間點，h；GPt為t時刻產(chǎn)氣管讀數(shù)，mL；Vo為產(chǎn)氣管0 h讀數(shù)，mL；Vt為體外培養(yǎng)t h后產(chǎn)氣管讀數(shù)，mL；W為產(chǎn)氣管內(nèi)樣品干物質(zhì)重，mg。

1.5.2 體外發(fā)酵參數(shù)的測定 采用pHS-3C酸度計測定pH；NH3-N濃度用苯酚-次氯酸鈉比色法測定（覃方銼，2014）；氣相色譜法測定VFA濃度（袁翠林，2015），氣相色譜儀型號為島津GC-2010。

DMD=[（底物質(zhì)量-殘渣質(zhì)量）/底物質(zhì)量]×100。

1.5.3 組合效應(yīng)計算

SFAEI＝（各組合實測值－加權(quán)估算值）×100/加權(quán)估算值；

加權(quán)估算值＝一種飼料的實測定值×配比（%）+另一種飼料的實測定值×配比（%）；

MFAEI=ΣSFAEI=GP24h的組合效應(yīng)+DMD的組合效應(yīng)+VFA的組合效應(yīng)+NH3-N的組合效應(yīng)。

1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析 處理數(shù)據(jù)使用Excel 2010，單因子方差分析采用SPSS 25.0，結(jié)果用“平均值±平均標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 苜蓿與燕麥草的組合效應(yīng)

2.1.1 不同比例組合對產(chǎn)氣量變化的影響A與B所有組合的產(chǎn)氣量在0～24 h均有顯著提高，24 h之后上升比較平緩，24 h產(chǎn)氣量差異極顯著高于其他時間（P＜0.01），80∶20組在所有時間段都高于其他各組，表明具有最好的產(chǎn)氣特性（表4）。

表4 A與B不同組合比例對不同體外發(fā)酵時間產(chǎn)氣量的影響

2.1.2 不同比例組合對發(fā)酵參數(shù)的影響A與B不同比例組合后的pH、DMD、NH3-N、TVFA均比A、B組高。各組pH在6.58～6.70。各組合NH3-N差異不顯著（P＞0.05），各組合DMD差極顯著（P＜0.01）。A∶B比為80∶20時，GP24h極顯著高于其他處理（P＜0.01），比A組和B組分別提高了9.65 mL和11.90 mL。A與B在80∶20時DMD、NH3-N、TVFA均為最高，DMD比A組和B組分別提高了12.66個百分點和11.83個百分點，NH3-N比A組和B組分別提高了0.59 mg/100 mL和1.12%，TVFA比A組和B組分別提高了16.91 mmol/L和14.44 mmol/L（表5）。

表5 A、B外混合培養(yǎng)48 h后的發(fā)酵參數(shù)

2.1.3 苜蓿：燕麥草的組合效應(yīng)A與B組合后GP24h、DMD、pH、TVFA、NH3-N在80：20組的SFAEI均高于其他各組。GP24h與最低相比高出14.14個百分點、DMD與最低相比高出15.11個百分點、TVFA與最低相比高出22.03個百分點、NH3-N與最低相比高出5.11個百分點。TVFA的SFAEI差異極顯著（P＜0.01），pH、NH3-N的SFAEI差異不顯著（P＞0.05）（表6）。

表6 苜蓿、燕麥草體外混合培養(yǎng)48 h后的SFAEI和MFAEI %

2.2 （苜蓿-燕麥草）與全貯玉米、（苜蓿-燕麥草）與全貯藜麥的組合效應(yīng)

2.2.1 不同比例組合對產(chǎn)氣量變化的影響 （AB）∶CC、（A-B）∶DD所有組的產(chǎn)氣量在0～24 h均有顯著提高，24 h后上升比較平緩，（A-B）∶CC在40∶60、（A-B）∶DD在50∶50組產(chǎn)氣量高于其他各組，表明這兩組分別在不同組合中所有階段具有最好的產(chǎn)氣特性（表7）。

表7 不同組合比例對不同體外發(fā)酵時間產(chǎn)氣量的影響

2.2.2 不同比例組合對發(fā)酵參數(shù)的影響 （AB）：CC以 不 同 比 例 組 合 時，pH、DMD、NH3-N、TVFA均比A-B、CC組高。GP24h在50：50時達(dá)到最大值，差異極顯著（P＜0.01），比A-B、CC組分別提高了12.27 mL和15.90 mL。各組間pH變化在6.65～6.93。DMD在50：50時達(dá)到最大值，各組合間差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01），比A-B、CC組分別提高了6.82個百分點和14.74個百分點。NH3-N各組合間差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01），在50：50時比A-B、CC組分別提高了0.93 mg/100 mL和0.81 mg/100 mL。（A-B）∶DD以不同比例組合時，pH、DMD、NH3-N均比A-B、DD組高。GP24h差異極顯著（P＜0.01）。各組間pH變化在6.70～6.88。各組合間DMD差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01），隨DD比例的增加總體呈增加趨勢，在20：80時達(dá)最高大值，比A-B、DD組分別提高了8.23個百分點和11.8個百分點。NH3-N各組合間差異不顯著（P＞0.05），在20∶80時達(dá)最高大值，比A-B、DD組分別提高了2.29 mg/100 mL和2.32 mg/100 mL（表8）。

表8 體外混合培養(yǎng)48 h后的發(fā)酵參數(shù)

2.2.3 組合效應(yīng) （A-B）：CC以不同比例組合時，GP24h差異顯著（P＜0.05），在50∶50時為最大，比A-B組80:20時高2.97個百分點。DMD差異不顯著（P＞0.05），在20∶80時達(dá)最大，比50∶50組高6.13個百分點。pH差異極顯著高于其他組（P＜0.01）。TVFA差異不顯著（P＞0.05），在40∶60時達(dá)最大，比50∶50組高4.16個百分點。NH3-N差異顯著（P＜0.05），在40∶60時顯著高于其他組，比50∶50組高7.55個百分點。MFAEI差異不顯著（P＞0.05），在50∶50時達(dá)75.55，為最佳組合。（A-B）：DD以不同比例組合時，GP24h差異不顯著（P＞0.05），在50∶50時為最大，比A-B組80:20時低2.68個百分點。DMD差異不顯著（P＞0.05），在20∶80時達(dá)18.24。pH差異顯著（P＜0.05）。TVFA差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01），在20∶80時達(dá)最大，NH3-N差異顯著（P＜0.05），在20∶80時顯著高于其他組，比A-B組80:20時高4.22個百分點。MFAEI差異不顯著（P＞0.05），在20∶80時達(dá)最佳組合（表9）。

表9 體外混合培養(yǎng)48 h后的SFAEI和MFAEI %

3 討論

3.1 各組合的GP碳水化合物主要通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生大量氣體，而產(chǎn)氣量大說明瘤胃微生物活性越高、底物發(fā)酵越充分，產(chǎn)氣量小說明瘤胃微生物活性低、底物發(fā)酵不足（張吉鹍等，2014；雷冬至等，2009）。本試驗中所有組合產(chǎn)氣量均在24 h前顯著升高，說明在快速產(chǎn)氣階段所有組均有較快的產(chǎn)氣速度，而在24 h后產(chǎn)氣趨于穩(wěn)定。苜蓿∶燕麥草的產(chǎn)氣量均比（苜蓿-燕麥草）∶全貯玉米、（苜蓿-燕麥草）∶全貯藜麥的低，原因可能是全貯玉米、全貯藜麥中瘤胃可降解蛋白含量較高，瘤胃液在細(xì)菌、厭氧真菌、原生蟲的作用下易于發(fā)酵。而苜蓿、燕麥草自身粗蛋白質(zhì)含量較低，微生物生長所需的氮源供應(yīng)不足，導(dǎo)致產(chǎn)氣量比較低，在瘤胃中，發(fā)酵水平越高，則水解的肽和氨基酸越多，加快瘤胃氮素循環(huán)（Zhang等，2007）。

3.2 各組合發(fā)酵參數(shù)及組合效應(yīng) 瘤胃內(nèi)pH為6.2～7.0是正常發(fā)酵的重要指標(biāo)，本研究中pH為6.63～6.93，說明瘤胃微生物適合正常生長繁殖。瘤胃內(nèi)NH3-N能調(diào)節(jié)瘤胃微生物的活性，與含氮物降解速率、飼糧蛋白質(zhì)、合成MCP的速度、能量和碳架供給有關(guān)（Dereters等，1986）。本試驗中，NH3-N濃度為8.12～9.24 mg/100 mL，在正常范圍內(nèi)，添加了全貯玉米、全貯藜麥后NH3-N濃度顯著高于其他組，可能是蛋白質(zhì)含量高，降解速率快，氨氣的釋放又加快了MCP的合成（王正文等，2021；袁翠林等，2015），或是這兩種飼料在營養(yǎng)結(jié)構(gòu)下粗蛋白質(zhì)更容易被利用且NH3-N濃度的增加可以刺激纖維分解菌的生長（Xu等，2018）。DMD能夠衡量飼料營養(yǎng)價值和可利用性，試驗中添加了全貯玉米、全貯藜麥的組合DMD比苜蓿：燕麥草的組合有所增加，可能是玉米青貯中含有大量易被瘤胃微生物利用分解的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物（李蓓蓓等，2017），藜麥中含有大量能調(diào)節(jié)反芻動物瘤胃內(nèi)微生物的皂素（Gee等，1969），所以微生物消耗碳水化合物時不斷產(chǎn)生纖維分解酶，而纖維分解酶又可以持續(xù)分解粗纖維，形成一個連續(xù)循環(huán)的過程，全貯玉米、全貯藜麥的組合中不同飼料養(yǎng)分之間所含不同氨基酸互補(bǔ)作用明顯，使得瘤胃微生物養(yǎng)分釋放不同步，全貯后的飼料能降低蛋白質(zhì)的降解率，加大非蛋白質(zhì)含氮物轉(zhuǎn)化，從而改善瘤胃內(nèi)環(huán)境（郝懷志等，2019）。VFA約占機(jī)體總能量需要量的70%～80%，能反映動物瘤胃微生物活性的強(qiáng)弱和代謝（Wang等，2008），不同飼料間的組合提供更多的氮和不同的化學(xué)物質(zhì)，從而促進(jìn)瘤胃微生物的生長、發(fā)酵（Niderkorn等，2011）。本試驗中全貯玉米和、全貯藜麥的組合中TVFA含量顯著高于苜蓿：燕麥草組合，說明在初級發(fā)酵的基礎(chǔ)上，二糖和單糖能很好的被瘤胃微生物攝取，丙酮酸通過各種途徑生成各類揮發(fā)性脂肪酸。GP隨乙酸產(chǎn)量的增多而增加，這表明合理的飼料組合可增加瘤胃微生物活性，提高對纖維素的消化，產(chǎn)生更多的發(fā)酵物質(zhì)從而導(dǎo)致VFA增加（唐德富等，2019）。組合效應(yīng)機(jī)制極其復(fù)雜，飼料營養(yǎng)價值不能從某一單項指標(biāo)來評價，通過綜合各項指標(biāo)來進(jìn)行評價更全面，因此本試驗測定了不同時間點產(chǎn)氣量、各單項指標(biāo)，通過單項組合效應(yīng)指數(shù)綜合評價來評估飼料的合理配比（覃方銼等，2014）。結(jié)果表明，混合飼料與單一飼料相比可以顯著提高其營養(yǎng)價值，可能是不同飼料以適宜比例配比后，其營養(yǎng)物質(zhì)相互作用進(jìn)而提高了飼料的發(fā)酵程度，最大化提高了粗飼料的利用率。

4 結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，苜蓿：燕麥草為80∶20，（苜蓿-燕麥草）：全貯玉米為50∶50、（苜蓿-燕麥草）：全貯藜麥為20∶80時的MFAEI最優(yōu)，出現(xiàn)最大組合效應(yīng)。故選取苜蓿∶燕麥草最優(yōu)組合比例為80∶20后添加全貯玉米50∶50、全貯藜麥20∶80可作為較優(yōu)飼料組合及適宜添加量在生產(chǎn)實踐中應(yīng)用。