应用体外产气法评定广西区内3种臂形草和2种坚尼草的营养价值

邹彩霞 杨炳壮 罗荣太 韦升菊 梁贤威 杨纯 夏中生

我国南方土地肥沃、日照充足、雨量丰富，适合热带和亚热带牧草的种植。饲养水牛等反刍动物需要种类多样的饲草，但就广西区内目前的情况来看作为反刍动物的饲草多数是象草，种类单一，为此，广西需要引进一些优质的饲草品种，丰富反刍动物的饲草种类。臂形草（Brachiaria spp）也称旗草，是多年生热带禾本科牧草，原产热带非洲稀树草原地区（年降雨量800 mm以上），茎秆匍匐或稍向上，细小，株高50～150cm。该属植物在热带地区表现出生长快、适应性强、耐酸瘦土等优点，是优良的放牧型和水保型草种[1-2]。坚尼草又名大黍（Panicum maximum），隶属禾本科黍亚族黍属[3]。坚尼草为植株高大、生长旺盛、粗大丛生型多年生禾草，它喜热带潮湿气候和季风气候，耐旱，耐火烧，耐荫，适宜海拔1 000 m以下，年降雨750 mm以上的热带、亚热带地区生长，只耐短期轻微[4]。目前为止，有较多的文献报道了有关臂形草和坚尼草的适应性研究和引种栽培、产量等[1,5,7,8]，但对这些草的饲草营养价值评定的报道较少，广西壮族自治区牧草工作站于2002年从中国热带农业科学院品热带作物品种资源所引进臂形草和坚尼草。因此，本研究试图结合常规饲料营养化学成分分析和应用注射器式体外产气法来评定栽培于广西牧草工作站的3种臂形草和2种坚尼草的营养价值。

1 材料与方法

1.1 饲草原料的来源

本文测定的样本为成熟期新鲜坚尼草TD58、坚尼草CIAT6799、珊状臂形草、杂交臂形草和俯仰臂形草。试验样本采集地位于广西壮族自治区牧草工作站牧草试验基地，属亚热带湿润季风气候，海拔在91.5～120 m，土壤属石灰岩风化而成的酸性红黄壤，pH值为5.5～5.8，土层深厚，有机质含量达2.44%～3.95%[2]。鲜样采集后立即送往广西水牛研究所研究与开发中心实验室经65℃干燥48 h，粉碎、过40目筛，密封保存。

1.2 瘤胃液供体动物及其饲养

试验动物为2头装有永久性瘤胃瘘管的水牛(饲养于广西水牛研究所水牛养殖示范场内)，体重(500±25)kg。饲喂日粮精粗比为30∶70，精饲料为象草和玉米苞叶及芯。每天喂料两次(8:00和16:30)，自由饮水。在早饲前抽取2头瘘管水牛的瘤胃液，混合后经4层纱布过滤至预热处理过的收集瓶，39℃下连续通入CO2。

1.3 常规营养成分测定

干物质、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维测定参照杨胜(1993)[9]方法。

1.4 累计产气量的测定

测定方法参考Menke等(1988)[10]。记录了2、4、6、9、12、24、36、48、72、96 h的产气量。根据GP=a+b(1-e-ct)计算出a、b、c值。

1.5 挥发性脂肪酸的测定方法

取体外发酵培养96 h后的上清液1 ml，加入相同体积8.2%的偏磷酸，4℃、20 000×g下离心10 min，取离心后的上清液置于冰箱中备用，所用仪器为岛津2010型气相色谱仪，配氢火焰离子化检测器(FID)，色谱柱为HP-INNOWAX(19091N—133)毛细管柱，规格为30 m×0.25 m×0.25 μm。按Hu等（2005）[11]方法测定上清液中乙、丙、丁酸的含量。

1.6 氨态氮的测定方法

取体外发酵培养的瘤胃液5 ml，3 500～4 000 r/min离心10 min，取上清液，采用Searle(1984)[12]、冯宗慈等(1993)[13]改进方法，使用氯化铵作为标准品，用可见分光光度计(721型)测定700 nm波长条件下上清液中氯化氨浓度。

1.7 可消化有机物的计算方法

可消化有机物（digestible organic matter,DOM）的计算方法是根据体外产气法得到的培养24 h后的产气量来进行计算的，公式如下：DOM=7.65(±0.062)×GP24h+353（±0.59）(Menke等,1979)[14]，其中DOM的单位为g/kg，GP24h的单位为ml。

1.8 RFV的计算方法

样品的饲料相对值（RFV）为：RFV=DMI(%BW)×DDM(%DM)/1.29，其中：DMI(Dry Matter Intake，DMI，占%BW)为粗饲料干物质的随意采食量，单位为占体重的百分比即%BW；DDM(Digestible Dry Matter，DDM)为可消化的干物质含量，单位为%DM。DMI与DDM的预测模型分别为：DMI(%BW)=120/NDF(%DM)；DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)。

1.9 ME的计算方法

基于85份干草样本，得到有机物的消化率(DO，Digestibility of the organic matter)与代谢能有以下的回归关系，即公式ME(MJ/kg DM)=-0.20+0.1410×DO（Menke，1988）[10]，其中DO=17.04+1.1085GP24（Menke和Steingass,1988）[10]。

1.10 数据处理

所有的分析数据为3次重复测定结果的平均值。

2 结果

2.1 常规营养成分测定结果(见表1)

表1 3种臂形草和2种坚尼草的常规化学营养成分

2.2 体外产气量、有机物消化率、代谢能和发酵动力学参数(见表2)

3种臂形草和2种坚尼草在2、4、6、9、12、24、36、48、72、96 h各时间点累积产气量动态变化见图1，总体产气特点：臂形草在各时间点的累积产气量大于坚尼草，而对于臂形草而言，俯仰臂形草在各时间点的产气量最大，珊状臂形草的最小，对于坚尼草而言，坚尼草CIAT6299的产气量大于坚尼草TD58。从体外发酵动力学参数来看，这几种牧草的快速产气部分a皆为负值，即在快速降解开始前都存在一个延滞时间；慢速产气部分b，珊状臂形草最大，坚尼草TD58最小；产气速率最高的是杂交臂形草。可消化有机物含量、可消化有机物消化率和代谢能最高的是珊状臂形草。

表2 3种臂形草和2种坚尼草的发酵动力学参数、GP24h、有机物消化率（DO）、代谢能、pH值、氨态氮（NH3-N）和微生物蛋白（MCP）及挥发性脂肪酸浓度

图1 产气量动态变化

2.3 体外发酵终止物氨态氮、挥发性脂肪酸含量(见表2)

3种臂形草和2种坚尼草的氨态氮含量为22.25～26.96 mg/100 ml；总挥发性脂肪酸最高的是珊状臂形草。臂形草的乙酸与丙酸之比都小于2。而坚尼草的乙酸与丙酸之比略大于2。乙酸含量最低的是珊状臂形草，最高的是坚尼草CIAT6799。

3 讨论

一定时间内产气量的多少反映了底物被瘤胃微生物利用的程度，它代表着底物营养价值的高低，是用产气法预测干物质降解率最主要的指标[15]，再结合原料的化学成分的组成，其预测结果将更加准确。从本试验各种饲料体外发酵产气量动态变化曲线来看，饲料发酵有一个过程，在初始阶段发酵不完全，产气量较少；当到一定的时期，产气量开始达到最高峰，然后逐渐下降，不同的饲料产气量达到最高峰的时间不同。本次测定的禾本科牧草3种臂形草和2种坚尼草产气最高峰在96 h。这一结果与严学兵[16]、张洁和王洪荣[17]的相关试验研究结果一致。

根据Menke最早提出的人工瘤胃产气量法评价饲草料的营养价值，体外发酵产气量是反刍动物瘤胃底物发酵一个很重要的指标，它与饲料有机物的发酵强度成正相关。饲料的体外发酵产气量与瘤胃内的可利用能量显著相关。

饲料体外培养液中pH值反映的是饲粮发酵产生的总酸度，可以反映瘤胃的发酵水平；氨态氮浓度和微生物蛋白可反映出饲料氮降解速度和微生物对氨的利用，本试验通过测定各种饲料体外发酵后培养液中pH值、氨态氮浓度和微生物蛋白产量来研究常用饲料在瘤胃内降解与利用情况。

NH3-N不但是瘤胃内饲料蛋白质、肽、氨基酸、氨化物、尿素和其它非蛋白氮化合物分解的终产物，还是微生物合成菌体蛋白的主要原料[18]。即NH3-N浓度是评价瘤胃内环境的重要指标，其取决于饲料中蛋白质在瘤胃中的降解、吸收以及瘤胃微生物对NH3-N的利用程度[19]。

本试验是模拟静态的瘤胃发酵，故氨氮浓度的高低受发酵底物本身蛋白质含量和降解率的影响，主要由瘤胃微生物分解蛋白质和利用氨合成微生物蛋白质的速度决定的。瘤胃中NH3-N浓度过高或过低都不利于微生物的生长繁殖，因此保持瘤胃液中的最适NH3-N浓度是保证微生物蛋白合成的首要条件。本试验研究3种臂形草和2种坚尼草的发酵液中NH3-N浓度在22.25～26.96 mg/100 ml范围内，高于瘤胃微生物最佳生长所需的NH3-N浓度在5～28 mg/100 ml范围内的要求[20]。这可能是由于发酵系统不同造成，另外，体外发酵试验中缺少瘤胃壁对氨态氮的吸收，可能会使其在培养管中累积，造成氨态氮浓度升高。

反刍动物瘤胃内VFA浓度与饲料中可溶性碳水化合物含量呈正相关。瘤胃碳水化合物发酵的主要产物是乙酸、丙酸和丁酸等VFA，它们是反刍动物主要的能量来源及合成乳脂和体脂的原料。VFA浓度在很大程度上影响瘤胃pH值，而反过来瘤胃pH值对瘤胃微生物群落也有重要影响。因此VFA的产量及其比例可显著影响反刍动物对营养物质的吸收、利用和生产能力的发挥。其中乙酸数量最多，其次是丙酸和丁酸，它们的比例主要受到日粮结构的影响，一般而言，日粮中淀粉含量高，淀粉分解菌占优势，丙酸和乳酸产量提高；粗料日粮中纤维含量高，纤维分解菌占优势，乙酸和甲烷产量提高。当日粮结构相似时，瘤胃中各VFA的摩尔百分数也相似。韩正康[21]等报道，瘤胃中等发酵水平的TVFA浓度应该为60～120 mM，本试验测定各种饲料培养液中的TVFA浓度为68.21～74.86 mM，在正常发酵水平的范围内。一般认为，乙酸与丙酸之比大于3.5时，称乙酸发酵型；比例在2.0～3.5时，称乙酸／丙酸发酵型；比例小于2.0时，称丙酸发酵型，本试验测定的3种臂形草的乙酸／丙酸比例小于2，属于丙酸发酵型，而坚尼草的乙酸／丙酸比例在2.0～3.5，属于乙酸／丙酸发酵型。

4 结论

根据饲料相对评定指数(RFV)计算公式得到RFV值，从大到小排列顺序为：杂交臂形草(81.85)＞俯仰臂形草(74.60)＞珊状臂形草(72.91)＞坚尼草CIAT6299(66.4)＞坚尼草TD58(63.13)；可消化有机物质含量和代谢能从大到小的顺序为：坚尼草TD58(509.72 g/kg，5.4 MJ/kg DM)，坚尼草CIAT6299(531.09 g/kg，5.84 MJ/kg DM)，珊状臂形草(552.28 g/kg，6.27 MJ/kg DM)，杂交臂形草(596.80 g/kg，7.18 MJ/kg DM)，俯仰臂形草(614.78 g/kg，7.55 MJ/kg DM)。

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