不同銨源氨化油菜秸稈營養品質及湖羊瘤胃降解率的比較

張建麗， 孟春花， 桂紅兵， 石祖梁， 曹少先， 張 俊， 賈成立， 錢 勇

(1.江蘇省農業科學院畜牧研究所，江蘇南京 210014； 2.農業農村部種養結合重點實驗室，江蘇南京 210014；3.農業農村部農業生態與資源保護總站，北京 100125； 4.山東省單縣畜牧服務中心，山東單縣 274300)

油菜是我國第一大油料作物，2018年種植面積約 710 萬hm，產生油菜秸稈約 3 807 萬t，這些秸稈被飼料化利用僅占2%，大部分被隨意廢棄或焚燒，不僅造成資源浪費，還污染環境。油菜秸稈含有牛羊所需的營養物質，是很好的粗飼料來源，可部分替代常規粗飼料，但它們又存在天然的異味，影響適口性，而使采食量和消化率偏低。對秸稈采用氨化處理，秸稈變得柔軟易咀嚼，具有糊香味、消化率和蛋白質含量增加，采食量提高20%～40%，提升營養價值和經濟效益，同時由于加工簡單、成本較低，既減少了秸稈廢棄對環境的破壞，又節省了能量飼料和蛋白質飼料，秸稈氨化已成為我國大力推廣應用的實用技術之一。孟春花等采用15%碳酸氫銨處理油菜秸稈顯著提高瘤胃降解率，呂貞龍等、依甫拉音·玉素甫分別添加5%尿素處理小麥秸稈和玉米秸稈，均獲得了較好的效果。本試驗通過體外產氣法模擬瘤胃發酵，評價經15%碳酸氫銨氨化和5%尿素氨化油菜秸稈的營養價值，比較體外發酵效果，提高油菜秸稈的適口性、營養品質和瘤胃干物質消化率，為油菜秸稈的飼料化利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料、試驗動物及其飼養管理

本試驗所用風干油菜秸稈，采自江蘇省油菜種植區南通市海門區常樂鎮；體外消化所用瘤胃液，采自江蘇省農業科學院動物實驗基地3只裝有永久性瘤胃瘺管的2周歲湖羊母羊。該動物采用單獨圈舍飼養，每天飼喂2次，自由飲水，其日糧組成及營養水平見表1。

表1 基礎飼糧組成及營養水平(干物質基礎)

1.2 試驗方法

1.2.1 氨化處理及采樣 本研究于2018年6月在南通海門江蘇綠羊谷養殖科技發展有限公司進行，試驗組分別采用15%碳酸氫銨(含氮量2.66%)和5%尿素(含氮量2.33%)氨化油菜秸稈，對照組是風干油菜秸稈。參照鐘聲等的方法，將風干的油菜秸稈鍘碎，分別制作，15%碳銨氨化組(以下簡稱碳銨組)：每100 kg風干秸稈添加70 kg 15% 碳酸氫銨溶液，充分攪拌均勻、堆垛、踏實、密封。5%尿素氨化組(以下簡稱尿素組)：每100 kg風干秸稈添加70 kg 5% 尿素溶液，充分攪拌均勻、堆垛、踏實、密封。30 d后，開封評價感官品質、取樣、烘干粉碎，以備后續測定。

1.2.2 體外產氣試驗 采用文獻[11]的方法配制人工瘤胃緩沖液，喂食后2 h內從裝有永久性瘺管的湖羊瘤胃中吸取瘤胃液，迅速裝入預熱至39 ℃保溫瓶中，混合均勻后采用4層紗布過濾，按照瘤胃液與人工瘤胃緩沖液體積比1 ∶2的比例混合，攪拌均勻，同時持續通入CO直至溶液變為無色。

稱取0.4 g烘干樣，放入已知質量的ANKOMF57纖維袋中，封口，將纖維袋放入125 mL產氣瓶中，空白瓶中僅放入已知質量無樣品纖維袋，首先向瓶中通入CO排盡空氣，然后加入40 mL人工瘤胃液，同時持續通入CO，迅速塞上橡膠塞，蓋上鋁蓋，并用壓蓋鉗將鋁蓋壓緊，置于39 ℃培養箱中，每4 h晃動1次，分別于24、48 h取出產氣瓶，立即放入冷水中，終止發酵，采用注射器測量產氣量，開蓋取出纖維袋，采用清水洗凈，烘干、稱質量，用于測定DM、NDF、ADF、CP降解率；另外將產氣瓶中發酵液倒入離心管中，測定pH值，離心后取上清，用于測定NH-N。

各數據計算公式：

降解率=[放入發酵瓶前底物質量(g)-終止發酵后殘留物質量(g)]/放入發酵瓶前底物質量(g)×100%；

產氣量(mL)=該時間段內瓶中氣體量(mL)-對應時間段內空白瓶產氣量(mL)。

1.2.3 測定指標與方法 DM、CP、Ash含量測定方法參照張麗英主編的《飼料分析及飼料質量檢測技術》，中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、粗纖維(CF)含量測定采用范氏洗滌纖維分析法測定。pH值采用梅特勒-托利多FE20型酸度計測定，氨態氮(NH-N)采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定。

1.2.4 數據處理與分析 試驗數據采用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，試驗結果以“平均值±標準誤”表示。

2 結果與分析

2.1 不同銨源氨化油菜秸稈的感官評定

氨化30 d后開袋，依據氨化秸稈質量評定標準，對各處理組油菜秸稈的色澤、氣味、質地和溫度等感官指標進行評定。

由表2可知，采用15%碳銨氨化和5%尿素氨化后的油菜秸稈均達到較好氨化效果，依據劉向陽的氨化秸稈感官質量評定標準，評為“氨化好”。

表2 不同銨源氨化處理對油菜秸稈感官指標變化的影響

2.2 不同銨源氨化對油菜秸稈營養品質的影響

由表3可知，氨化組油菜秸稈的CP含量極顯著高于對照(<0.01)，尿素組的CP含量極顯著高于碳銨組(<0.01)。碳銨組NDF含量極顯著低于對照組(<0.01)，尿素組NDF顯著低于對照(<0.05)，略高于碳銨組，但差異不顯著。氨化組的ADF均顯著低于對照(<0.05)，2種氨化方式間無顯著差異。氨化組的CF、Ash均極顯著低于對照組(<0.01)，碳銨組的CF極顯著高于尿素組(<0.01)，Ash極顯著低于尿素組(<0.01)。

表3 氨化處理對油菜秸稈營養成分的影響 %

2.3 不同銨源氨化對油菜秸稈體外消化DM、CP、NDF、ADF降解率的影響

油菜秸稈瘤胃體外消化的DM、CP、NDF、ADF降解率結果見表4。由表4可知，秸稈的DM、CP、NDF、ADF降解率均隨著發酵時間的延長逐漸升高。不同處理的油菜秸稈DM消化率不同，24 h后碳銨組DM降解率顯著高于對照組(<0.05)，尿素組的極顯著高于對照組(<0.01)，處理組之間無顯著差異；48 h后處理組DM降解率均極顯著高于對照(<0.01)，分別比對照組高出7.26%和6.61%，碳銨組DM降解率略高于尿素組，但差異不顯著。24 h和48 h氨化組的CP降解率分別極顯著高于對照組(<0.01)，氨化組的CP降解率無顯著差異(>0.05)。對照組和處理組在24 h后NDF降解率的無顯著差異，48 h碳銨組的 NDF降解率極顯著高于對照組和尿素組(<0.01)，48 h尿素組的NDF降解率略高于對照組，但差異不顯著(>0.05)。48 h 后碳銨組的ADF降解率極顯著高于對照和尿素組(<0.01)，對照組略高于尿素組，但差異不顯著。

表4 不同銨源對油菜秸稈體外消化營養物質降解率的影響

2.4 不同銨源氨化對油菜秸稈體外產氣量、pH值、NH3-N含量的影響

由表5可知，24 h產氣量3個組之間差異不顯著，48 h后處理組的產氣量極顯著高于對照組(<0.01)，碳銨組產氣量極顯著高于尿素組(<0.01)，48 h產氣量大小排序為碳銨組>尿素組>對照。體外發酵液的pH值在6.63～6.78之間，均在正常范圍之內。碳銨組和尿素組消化48 h后pH值極顯著低于對照組(<0.01)，氨化組間無顯著差異。碳銨組和尿素的NH-N在24、48 h含量均極顯著高于對照(<0.01)，處理組間無顯著差異。

表5 不同銨源對油菜秸稈體外產氣的影響

3 討論

氨化使秸稈在較強的堿化作用下，秸稈中的木質素與多糖之間的酯鍵被破壞，從而使纖維素與木質素的鑲嵌結構變疏松，通透性提高。本試驗中，油菜秸稈通過不同銨源的氨化，營養價值和瘤胃體外降解率均得到了不同程度的改善。

3.1 不同銨源氨化對油菜秸稈營養品質的影響

試驗采用15%碳銨和5%尿素處理油菜秸稈，極顯著提高了油菜秸稈CP含量，與孟春花等、黃金華等的研究結果一致，試驗中對照秸稈的CP含量略低于孟春花等所測的3.37%，這可能與收割時期有關。在秸稈中添加氨源，補充了秸稈中的非蛋白氮，提高了CP含量。氨化組顯著或極顯著降低了NDF、ADF含量，孟春花等的試驗中15%碳銨氨化降低了油菜秸稈中的NDF和ADF含量，黃金華等的研究中尿素氨化能顯著降低玉米秸稈中的NDF含量，劉丹等氨化處理秸稈后ADF含量顯著降低，玉米秸稈等采用氨化處理提高了粗蛋白含量，降低了中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，Elseed等氨化處理水稻秸稈，增加了秸稈的CP含量、降低了NDF含量、改善了適口性。氨化可能破壞了油菜秸稈纖維的內部結構，使纖維之間的氫鍵變弱，斷開了木質素與纖維素、半纖維素之間的酯鍵，破壞了木質化纖維的鑲嵌結構，秸稈變得蓬松，增加了吸附纖維素酶的表面積，有利于酶解的進行，從而使NDF、ADF含量降低。

3.2 不同銨源氨化對油菜秸稈瘤胃體外降解率的影響

體外產氣法是通過模擬瘤胃的發酵環境，預測發酵底物的營養價值，操作簡便、重復性好，可進行大量樣品檢測，被廣泛應用于飼料營養價值的評價。謝春元等對玉米、苜蓿進行營養價值評價的結果表明，體外產氣能夠較為客觀而準確地反映飼料的發酵和干物質降解情況。

采用48 h瘤胃降解法評價氨化秸稈飼料質量較為合適。消化48 h后，碳銨組和尿素組的DM降解率均顯著高于對照組。氨化后秸稈CP消化率在24 h和48 h均極顯著高于對照組，處理組之間沒有顯著差異。48 h后，碳銨組的NDF、ADF降解率均極顯著高于對照組和尿素組，對照組和尿素組無顯著差異。孟春花等研究顯示，15%碳銨氨化油菜能提高油菜秸稈營養成分和瘤胃降解率。氨化在一定程度上破壞了木質素和半纖維素形成的酯鍵，纖維部分水解膨脹同時堿性環境使木質化纖維膨脹，增加瘤胃微生物附著數量，使消化酶更容易與纖維接觸，提高纖維性物質的降解率，從而提高氨化秸稈的消化率，CP含量的提高為發酵提供了蛋白，進一步提高了瘤胃微生物對干物質的消化能力，碳銨組和尿素組的油菜秸稈DM、CP的瘤胃降解率均提高。

3.3 不同銨源氨化對油菜秸稈發酵指標的影響

氨化后油菜秸稈48 h的產氣量和干物質降解率隨著時間延長逐漸增大，碳銨組和尿素組DM降解率極顯著高于對照組，與馬艷艷等采用氨化、尿素處理稻草提高稻草體外發酵產氣量和干物質降解率結果一致。產氣量表示反芻動物攝入飼料中有機物的可利用程度，也是衡量飼料營養價值的重要指標，一般來說，產氣體積的大小反映瘤胃微生物的代謝活力和底物可消化營養成分的數量，氨化提高了油菜秸稈的粗蛋白含量和可發酵的纖維比例，瘤胃消化后，可降解比例升高，從而提高了油菜秸稈干物質降解率和總產氣量。

油菜秸稈通過15%碳酸氫銨和5%尿素氨化極顯著提高了秸稈的粗蛋白含量，發酵后產生的 NH-N 的濃度極顯著高于對照。瘤胃中NH-N的濃度是反映瘤胃微生物合成情況、氮代謝以及飼料蛋白質降解程度的重要指標，維持適宜的NH-N濃度是瘤胃微生物蛋白合成的前提條件。瘤胃內適宜的NH-N濃度為63～275 mg/L，本試驗濃度處于正常范圍之內。氨化后，油菜秸稈在瘤胃中的粗蛋白降解率提高，促進瘤胃內合成菌體蛋白合成，有研究發現，氨化過程中NH與秸稈中有機物發生氨解反應，形成了有助于瘤胃微生物合成菌體蛋白的銨鹽，為瘤胃微生物的生長提供必需的氮源，有利于提高活力，提高降解率。

氨化后pH值極顯著低于對照，瘤胃pH值是綜合反映瘤胃發酵情況及瘤胃內環境變化的重要指標，pH值的大小影響日糧蛋白質在瘤胃中的降解率，在6.0～7.0最適合蛋白質分解和脫氨基作用，在此范圍內大多數飼料蛋白質都能得到有效降解，過高或者過低都會影響瘤胃正常發酵。對照組和氨化組體外發酵的pH值位于6.63～6.78間，說明氨化的油菜秸稈未對瘤胃消化產生不良影響。

4 結論

油菜秸稈經過15%碳銨氨化和5%尿素氨化處理后，改善了秸稈風味和適口性，提高了CP含量，降低了NDF、ADF含量，提高了營養品質，利用體外瘤胃消化，提高了體外發酵產氣量、干物質、CP降解率和NH-N濃度，綜合比較，15%碳銨氨化的油菜秸稈更有利于湖羊瘤胃消化。