云南文山州畜禽飼用秸稈基于碳水化合物含量的品質評價

楊 迪 ， 李桂瓊 ， 袁恩平， 王 燦， 李 罡， 王紹祥，李 云， 趙水靈， 鐘正陽， 夏 攀， 趙昶靈*， 張雪廷*

（1.云南農業大學農學與生物技術學院，云南昆明 650201；2.云南省熱帶作物科學研究所，云南景洪 666100；3.文山壯族苗族自治州農業科學院蔬菜研究所，云南文山 663000；4.文山壯族苗族自治州農業科學院畜牧水產研究所，云南文山 663000）

近年，云南文山州廣大畜禽養殖戶自發大量使用的飼用秸稈主要來自草果、滇重樓、辣椒‘文金1號’、辣椒‘文紫椒3號’、小米辣、‘西疇芭蕉芋’、象草和玉米‘文青貯2號’文山州為草果的地理標志和原產地，2001年，該州馬關縣被農業部授予“中國草果之鄉”稱號（楊青等，2020）；文山市及馬關和富寧等縣已成為滇重樓在云南的主產區之一（李海濤等，2014）；‘文金1號’和‘文紫椒3號’都屬于文山州辣椒的主栽品種丘北辣椒（劉偉等，2019），該州是云南最大的小米辣生產地（袁恩平等，2016）；‘西疇芭蕉芋’為文山州西疇縣的芭蕉芋地方品種（李明福等，2011）；象草因大象喜食而得名（溫曉娜等，2009）；‘文青貯2號’是文山壯族苗族自治州農業科學院（下稱“文山農科院”）選育的青貯玉米品種（No：滇審玉米2020188號），在該州約種植了1100畝。

碳水化合物是飼用秸稈最主要的有機物，主要涉及可溶性糖、淀粉、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、半纖維素和纖維素等，可為畜禽提供能量，并與秸稈飼料的適口性、采食量、消化率和畜禽的胃腸道健康密切相關（McDonald等，2007）。可溶性糖包括大多數單糖和寡糖（Amist等，2020），可充當畜禽養分，也制約著秸稈飼料的適口性和消化率（Mayland等，2000；Humphreys，1989）。淀粉是畜禽的重要能量源（McDonald等，2007）。中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量可較準確表征秸稈的纖維量，二者影響秸稈的適口性、采食量和消化率（何忠武，2011；Van Soest，1994），纖維含量過高會加重畜禽腸道負擔、抑制畜禽的消化和吸收（吳秋玨等，2007）；NDF主要包括纖維素和半纖維素及木質素（吳秋玨等，2007），其含量制約著秸稈飼料的適口性，反芻動物可降解纖維素，適量NDF可增進動物的唾液分泌、調節動物的采食量、消化率和生產性能及反芻動物的瘤胃內環境（吳秋玨等，2007；Tao和Li，2006）；ADF主要包括纖維素及木質素（吳秋玨等，2007），其含量影響畜禽的消化率和氮平衡（于振洋等，2017），并與畜禽胃腸道疾病有關（Perez等，2000）。此外，NDF和淀粉含量之比（NDFC/SC）可反映秸稈飼料的配方結構和易發酵程度，制約著反芻動物瘤胃的發酵特性（朱丹等，2015），且對維持畜禽良好的生產性能至關重要（朱巖麗等，2013）。

但是，文山州上述8種畜禽飼用秸稈的碳水化合物含量及其飼用品質尚不清楚，導致養殖戶在使用時隨意而盲目。因此，本研究探究了這8種畜禽飼用秸稈的可溶性糖、淀粉、NDF、ADF、半纖維素和纖維素含量以及NDFC/SC及其等級特征，旨在為文山州秸稈的飼料化開發、飼料的配置和優質秸稈的大面積種植提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料的采集與預處理2019年12月到2020年2月，文山農科院據畜禽養殖戶習慣在馬關縣、硯山縣和文山市按GB/T 14699.1-2005（中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局、中國家標準化管理委員會，2005）采集草果、滇重樓、‘文金1號’、‘文紫椒3號’、小米辣、‘西疇芭蕉芋’（李明福等，2011）、象草和‘文青貯2號’的秸稈；其中，滇重樓為2~4年生，其余植物均為1年生；‘文青貯2號’的秸稈被烘干，其余秸稈經陰干；干燥秸稈經菜刀切碎或經550型秸稈鍘草粉碎機（鄭州申英機械設備有限公司產品）粉碎成粗粉（表1）；參考GB/T 20195—2006（中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局、中國家標準化管理委員會，2006a）將粗粉于85℃烘干，用高速多功能粉碎機（永康市鉑歐五金制品有限公司產品）將其進一步粉碎，過80目篩；所有粉末于85℃烘至恒重（秦彧等，2010），裝入塑料自封袋，置硅膠干燥器備用。

表1 文山州常用畜禽飼用秸稈的采集地和初步粉碎方式

1.2 秸稈碳水化合物含量的測定

1.2.1 可溶性糖含量 秸稈的可溶性糖含量（SSC）用蒽酮-硫酸法測定，以蔗糖（天津風船化學試劑科技有限公司產品）為標樣，按Tang等（2021）方法，略作修改：取秸稈粉末0.0500 g，加水10 mL，定容至25 mL；取濾液2 mL與5 mL 0.2%蒽酮-硫酸反應；SSC含量用標準曲線方程Y=0.0054X+0.0066（R2=0.9995）計算，其中，Y和X分別代表A620.0和蔗糖量（μg）。

1.2.2 淀粉含量 淀粉含量（SC）也用蒽酮-硫酸法測定，以淀粉（天津風船化學試劑科技有限公司產品）為標樣，按Leng等（2016）方法，略作修改：取粉末0.0500 g，加水10 mL，定容至25 mL；靜置30 min后過濾，取殘渣，加水20 mL，置沸水浴15 min；加2 mL 9.2 mol/L高氯酸提取15 min；冷卻、過濾后定容至50 mL；取2 mL濾液與5 mL 0.2%蒽酮-硫酸反應；SC含量用標準曲線方程Y=0.0061X+0.00112（R2=0.9996）計算，其中，Y和X分別代表A620.0和淀粉量（μg）。

1.2.3中性洗滌纖維含量 中性洗滌纖維含量（NDFC）用Van Soest法測定（Van Soest等，1991），按GB/T 20806—2006操作（中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局、中國家標準化管理委員會，2006b），略作修改：取粉末0.8000 g；取中性洗滌劑100 mL，加無水硫酸鈉0.5000 g，并加2~3滴正辛醇，再加0.2 mL α-高溫淀粉酶；消煮1 h。

1.2.4 酸性洗滌纖維含量 酸性洗滌纖維含量（ADFC）也用Van Soest法測定（Van Soest等，1991），按NY/T 1459—2007操作（中華人民共和國農業部，2007），略作修改：取粉末0.8000 g；取酸性洗滌劑100 mL，加2~3滴正辛醇；消煮1 h，其間持續加入酸性洗滌劑，保持樣液體積為100 mL；抽干后用丙酮洗殘渣3次。

1.2.5 半纖維素含量 半纖維素含量計算公式如下：半纖維素含量（HC）/%=NDFC（%）-ADFC（%）（袁悅，2019；張麗英，2016）。

1.2.6 纖維素含量 纖維素含量（CC）（%）=ADFC（%）-酸性洗滌木質素含量（ADLC）（%）-酸不溶灰分含量（AIAC）（%）（袁悅，2019；劉磊等，2018）。其 中，ADLC用Van Soest法 測 定（Van Soest等，1991），按GB/T 20805—2006操作（中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局、中國家標準化管理委員會，2006c），略作修改：取粉末0.8000 g；取酸性洗滌劑100 mL，加2~3滴正辛醇；消煮1 h，其間持續加入酸性洗滌劑，保持樣液體積為100 mL；加72%硫酸，消解4 h；轉550℃馬弗爐內灼燒4 h。AIAC按GB/T 23742—2009測定（中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局、中國家標準化管理委員會，2009），略作修改：取粉末2.0000 g；于550℃灼燒4 h；加15%鹽酸20 mL；用5 mL鹽酸洗坩堝；煮沸30 min；將濾紙和濾渣于103℃烘1 h；再于550℃下灼燒1 h。

1.3 數據分析 生物學重復2次；含量測定重復3次；雙因素方差分析用SPSS 20.0完成；碳水化合物含量的綜合等級用隸屬函數法評價，對于SSC和SC，計算公式為μ=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin），μ為特定秸稈某碳水化合物指標的隸屬函數值，X為特定秸稈某碳水化合物指標的均值，Xmax和Xmin分別為所有秸稈該指標的最大和最小值；但對于NDFC、ADFC、HC和CC，μ=1-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）；各秸稈碳水化合物含量的綜合度量值（D）為該秸稈所有碳水化合物含量μ值的均值（王慶東等，2019）。

2 結果與分析

2.1 文山州常用畜禽飼用秸稈的碳水化合物含量特征

2.1.1 SSC特征 滇重樓秸稈SSC最高，約為（163.603±0.218）mg/g DW，分別比草果、‘文金1號’、‘文紫椒3號’、小米辣、‘西疇芭蕉芋’、象草和‘文青貯2號’秸稈SSC高741.80%、775.69%、454.64%、210.09%、268.15%、325.77%和1728.67%（圖1）；方差分析中，因F秸稈≈877825.26＞4.28=F0.01（7，14），所以，文山州8種飼用秸稈SSC在不同秸稈間的差異達到極顯著水平。

圖1 文山州常用畜禽飼用秸稈的可溶性糖含量

2.1.2 SC特征 ‘文青貯2號’秸稈SC最高，為（283.008±2.507）mg/g DW，分別比草果、滇重樓、‘文金1號’、‘文紫椒3號’、小米辣、‘西疇芭蕉芋’和象草秸稈SC高3940.09%、1164.67%、2575.34%、2924.95%、2501.20%、4539.78%和5250.48%（圖2）；F秸稈≈21821.20，故SC在不同秸稈間的差異達到極顯著水平。

圖2 文山州常用畜禽飼用秸稈的淀粉含量

2.1.3 NDFC特征 ‘文金1號’秸稈NDFC最高，為（69.588±0.381）%，分別比草果、滇重樓、‘文紫椒3號’、小米辣、‘西疇芭蕉芋’、象草和‘文青貯2號’秸稈NDFC高5.10%、246.28%、37.81%、31.09%、24.19%、5.73%和51.11%（圖3）；F秸稈≈1093.61，故NDFC在不同秸稈間的差異達到極顯著水平。

圖3 文山州常用畜禽飼用秸稈的中性洗滌纖維含量

2.1.4 ADFC特征 ‘文金1號’秸稈ADFC最高，為（56.225±0.597）%，分別比草果、滇重樓、‘文紫椒3號’、小米辣、‘西疇芭蕉芋’、象草、‘文青貯2號’秸稈ADFC高22.05%、265.29%、33.02%、27.12%、101.67%、42.88%和79.97%（圖4）；F秸稈≈597.46，故ADFC在不同秸稈間的差異達到極顯著水平。

圖4 文山州常用畜禽飼用秸稈的酸性洗滌纖維含量

2.1.5 HC特征 ‘西疇芭蕉芋’秸稈HC最高，為（28.154±0.376）%，分別比草果、滇重樓、‘文金1號’、‘文紫椒3號’、小米辣、象草和‘文青貯2號’秸稈HC高39.75%、498.49%、110.70%、242.13%、217.98%、6.38%和90.12%（圖5）；F秸稈≈387.85，故HC在不同秸稈間的差異達到極顯著水平。

圖5 文山州常用畜禽飼用秸稈的半纖維素含量

2.1.6 CC特征 ‘文金1號’秸稈CC最高，為（15.257±0.090）%，分別比草果、滇重樓、‘文紫椒3號’、小米辣、‘西疇芭蕉芋’、象草和‘文青貯2號’秸 稈CC高26.54%、213.92%、42.17%、22.84%、103.38%、49.06%和58.90%（圖6）；F秸稈≈272.08，故CC在不同秸稈間的差異達到極顯著水平。

圖6 文山州常用畜禽飼用秸稈的纖維素含量

2.2 文山州常用畜禽飼用秸稈碳水化合物含量的品質等級特征 飼用秸稈基于碳水化合物含量的品質等級特征為：滇重樓＞‘西疇芭蕉芋’＞‘文青貯2號’＞‘文紫椒3號’＞小米辣＞象草＞草果＞‘文金1號’（表2），即滇重樓的秸稈最佳，而‘文金1號’的最差。

表2 文山州常用畜禽飼用秸稈基于碳水化合物含量的品質等級

2.3 文山州常用畜禽飼用秸稈的NDFC/SC特征象草NDFC/SC最高，為124.431，分別為草果、滇重樓、‘文金1號’、‘文紫椒3號’、小米辣、‘西疇芭蕉芋’和‘文青貯2號’NDFC/SC的1.32、13.86、1.89、2.31、2.55、1.35、76.47倍（圖7）。

圖7 文山州常用畜禽飼用秸稈的中性洗滌纖維與淀粉的含量之比

3 討論

近年來，文山州畜禽養殖規模不斷擴大，該州已發展成我國泛珠三角地區畜禽產品的重要供應地，畜牧業的產值約占全州農業總產值的40%以上，對農民增收的貢獻率約為22%，故對全州乃至全省的鄉村振興和經濟發展發揮著舉足輕重的作用（莫昆，2019），同時，畜禽的飼糧消耗量日益劇增。但是，文山州供飼料生產的土地面積少，飼料的原料供應緊張，故該州廣大畜禽養殖戶就地取材、采集草果等上述8種植物的秸稈，單獨或配置后飼喂牛、豬、羊、馬、兔及雞、鴨和鵝等，有效緩解了飼料原料供應緊張的困境，為該州畜禽飼料的開發積累了寶貴經驗。

但是，長期以來，文山州畜禽養殖戶在使用秸稈時僅對其進行干燥、粉碎等簡單初加工，未能有效克服秸稈纖維含量高、粗硬、適口性差、養分含量偏少、畜禽采食量小及利用率和轉化率低等弊端。所以，該州實現秸稈的飼料化還必須進一步用物理、化學或生物方法對秸稈進行預處理（韋體等，2021）。秸稈的物理法預處理是指以切短、粉碎、浸泡、壓塊、蒸煮、射線照射、熱噴、膨化和顆粒化等技術處理秸稈，較簡單、方便，可提高畜禽的采食率和消化率，但物理法多為其他處理方法的前處理；化學法預處理主要有氨化、堿化和酸處理，可在一定程度上破壞秸稈半纖維素和纖維素與木質素等的緊密聯系，提高秸稈飼料的利用率和畜禽的消化率，但不能增加飼料的養分含量，且試劑的回收會增大能耗；生物法預處理包括青貯、黃貯、微貯和酶解等，以降解秸稈的纖維、降低NDFC和ADFC，能在一定程度上改善秸稈飼料的適口性、提高飼料的養分含量和品質（韋體等，2021）。文山州豐富的秸稈資源可作為畜禽粗飼料的重要來源之一；很顯然，整合物理、化學或生物方法構建高效的秸稈預處理技術體系可推進該州秸稈資源的綜合再利用和秸稈的飼料化進程（韋體等，2021；趙愛之，2020），特別是，可通過延長草果等中藥材和辣椒生產的產業鏈而提升藥材和辣椒的產業附加值（李凡等，2021；葉英林等，2020）。

4 結論

文山州近年常用畜禽飼用秸稈的SSC規律為：滇重樓＞小米辣＞‘西疇芭蕉芋’＞象草＞‘文紫椒3號’＞草果＞‘文金1號’＞‘文青貯2號’；SC規律為：‘文青貯2號’＞滇重樓＞小米辣＞‘文金1號’＞‘文紫椒3號’＞草果＞‘西疇芭蕉芋’＞象草；NDFC規律為：‘文金1號’＞草果＞象草＞‘西疇芭蕉芋’＞小米辣＞‘文紫椒3號’＞‘文青貯2號’＞滇重樓；ADFC規律為：‘文金1號’＞草果＞小米辣＞‘文紫椒3號’＞象草＞‘文青貯2號’＞‘西疇芭蕉芋’＞滇重樓；HC規律為：‘西疇芭蕉芋’＞象草＞草果＞‘文青貯2號’＞‘文金1號’＞小米辣＞‘文紫椒3號’＞滇重樓；CC規律為：‘文金1號’＞小米辣＞草果＞‘文紫椒3號’＞象草＞‘文青貯2號’＞‘西疇芭蕉芋’＞滇重樓；碳水化合物含量的綜合等級特征為：滇重樓＞‘西疇芭蕉芋’＞‘文青貯2號’＞‘文紫椒3號’＞小米辣＞象草＞草果＞‘文金1號’；此外，NDFC/SC規律為：象草＞草果＞‘西疇芭蕉芋’＞‘文金1號’＞‘文紫椒3號’＞小米辣＞滇重樓＞‘文青貯2號’。本研究可為文山州秸稈的飼料化開發、飼料的配置和優質秸稈的大面積種植提供依據，也可為云南省乃至全國的畜禽飼料研發提供參考。