紫花苜蓿的有效降解率与其概略养分的相关性分析

中国农业科学院饲料研究所 刁其玉＊屠 焰 李艳玲姜成钢 聂明非

河北北方学院动物科技学院 靳玲品

紫花苜蓿是我国广泛种植的饲草，其种类繁多，营养价值因区域和品种不同差别很大。目前对紫花苜蓿的瘤胃降解规律的研究有较多报道 （何云等2007；冯仰廉，2004），但有关瘤胃降解率与概略养分的相关性的研究报道很少见。本试验以来自全国5个不同地区的紫花苜蓿为研究对象，采用尼龙袋技术研究紫花苜蓿中的营养物质在杜-寒杂交F1代绵羊瘤胃中的动态降解率，并对有效降解率与概略养分的相关性进行分析，以便验证用概略养分含量预测瘤胃降解率的可行性，为快速评定苜蓿的营养价值提供技术手段和试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验动物 试验选用3只装有永久性瘤胃瘘管的杜-寒杂交F1代羯羊，体重（50±2）kg。

1.1.2 饲养管理 按照1.3倍的维持营养需要水平进行饲养，日粮精粗料比例为4∶6。基础日粮组成及营养水平见表1。

表1 基础日粮组成及营养水平 %

试验羊单栏饲养，每天分别在6∶00和18∶00等量饲喂2次，自由饮水。每天饲喂前清理粪尿，保持羊舍清洁。隔天用2%双氧水对试验羊瘘管部位皮肤消毒。

1.1.3 试验苜蓿干草及处理 分别从北京、河南、黑龙江、山东、内蒙古等地采集紫花苜蓿样品（表2）。将样品摊开自然晾干，然后粉碎过2.5 mm筛，装入自封口袋中，放置在干燥处保存备用。

表2 紫花苜蓿样品采样记录

1.1.4 尼龙袋 试验所用尼龙袋为300目尼龙布缝制而成。规格6 cm×10 cm，袋底部两角呈钝圆形，双线缝合。用蜡烛烤焦尼龙袋的散边，并使用在瘤胃中不易退色的记号笔编号。新尼龙袋要放置在瘤胃内72 h，取出、洗净、在65℃烘箱中烘干后方可使用（冯仰廉，2004）。

1.2 试验方法 试验采用“同时放入，分别取出”的方法。准确称取被测样品3 g（精确到0.0001 g）放入已处理好的尼龙袋内，用尼龙绳将袋口扎紧。每个时间点的2个尼龙袋夹在1根约50 cm长的半软塑料管一端，并用橡皮筋扎紧，于早饲前将夹好的尼龙袋放入瘤胃腹囊处，软管的另一端用尼龙线固定在瘘管塞子上，分别于放袋后6、12、24、48、72 h取出尼龙袋，取出的尼龙袋连软管立即放入冷水中以终止微生物的作用，然后用自来水冲洗，直至水清为止。冲洗后，将尼龙袋及样品放入65℃烘箱内，烘干至恒重，回潮24 h，称重。将同一只羊同一时间点的2个尼龙袋中残渣混匀，装入自封口袋中，备用。

1.3 测定指标及方法 基础日粮、苜蓿样品及其降解后残渣干物质（DM）、粗蛋白质（CP）、粗灰分（Ash）、 中性洗涤纤维（NDF）、 酸性洗涤纤维（ADF）的测定采用张丽英（2010）中的方法。

1.4 计算方法

1.4.1 不同时间点营养物质降解率（dp）的计算公式如下：

dp/%=（降解前营养物质的质量－降解后残留物中营养物质的质量）/降解前营养物质的质量×100。

1.4.2 瘤胃降解模型参数的计算 采用半体内法测定饲料营养成分在瘤胃内不同时间点的降解率（dp）与尼龙袋在瘤胃内的停留时间 （t）符合фrskov 等（1980）和 McDonald（1979）提出的瘤胃动力性数学指数模型。

式中，dp为t时刻样品某种营养成分的降解率，%；a为快速降解部分，%；b为慢速降解部分，%；a+b为潜在降解率，%；c为b的降解速率；t为饲料在瘤胃内培养时间，h。

根据各时间点降解率的数据，采用最小二乘法，计算式中 a、b和 c。

1.4.3 有效降解率的计算

式中，k为待测饲料的瘤胃外流速率；

本试验中k值取0.0253 h-1（刁其玉和屠焰，2005）。

1.5 数据统计分析 试验数据采用Excel 2003进行初步整理，用SAS 8.1软件建立数学模型，计算参数，并进行相关、回归分析及方差分析，试验数据均以“平均值±标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 不同地区紫花苜蓿的营养成分 由表3可知，5个地区紫花苜蓿粗蛋白质含量均较高，为14.56%～20.75%。其中，河南和黑龙江苜蓿粗蛋白质含量较高，分别为20.75%和19.60%；粗脂肪含量为1.66%～2.21%；河南苜蓿的中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）含量最低，分别为44.71%和25.09%。

表3 不同地区紫花苜蓿的营养成分（干物质基础）%

2.2 紫花苜蓿营养成分的瘤胃降解率

2.2.1 紫花苜蓿干物质的瘤胃降解参数及有效降解率 由表4可知，5个地区紫花苜蓿DM的动态降解参数存在很大差异。河南苜蓿快速降解部分（a）极显著高于北京苜蓿（P ＜ 0.01）；北京苜蓿DM的慢速降解成分（b）最高，为42.01%，内蒙苜蓿最低，两者差异显著（P＜0.05）；河南苜蓿潜在降解部分（a+b）最高 （78.13%），北京苜蓿最低（72.72%），两者差异显著（P ＜ 0.05）；河南苜蓿DM慢速降解部分的降解速率（c）极显著高于北京、黑龙江、内蒙古苜蓿（P＜0.01）。5个地区紫花苜蓿DM的有效降解率范围为53.50%～64.93%。其中，河南苜蓿为64.93%，极显著高于内蒙苜蓿、山东苜蓿、黑龙江苜蓿、北京苜蓿（P＜0.01）。

表4 不同地区紫花苜蓿DM的瘤胃降解参数及有效降解率

2.2.2 紫花苜蓿有机物的瘤胃降解参数及有效降解率 由表5可知，内蒙古苜蓿OM的快速降解部分（a）最高，显著高于河南苜蓿（P ＜ 0.05），极显著高于北京、山东、黑龙江（P＜0.01）；内蒙古苜蓿OM的慢速降解成分（b）最低，显著低于北京、河南、黑龙江苜蓿（P＜0.05），与山东苜蓿差异不显著（P＞0.05）；黑龙江、河南苜蓿OM的潜在降解部分（a+b）较高，分别为77.91%和77.26%，显著高于北京苜蓿（P＜0.05）；河南苜蓿OM慢速降解部分的降解速率（c）最高，显著高于山东、内蒙古苜蓿（P＜0.05），极显著高于北京、黑龙江苜蓿（P＜ 0.01）。

5个地区紫花苜蓿OM在绵羊瘤胃内的有效降解率为50.79%～63.12%。其中，河南苜蓿最高，为63.12%，分别高于内蒙苜蓿、山东苜蓿、黑龙江苜蓿、北京苜蓿 5.62、7.81、9.28、12.33 个百分点，差异极显著（P ＜ 0.01）。

2.2.3 紫花苜蓿粗蛋白质的瘤胃降解参数及有效降解率 由表6可知，黑龙江苜蓿CP的快速降解部分（a）较高，显著高于山东苜蓿（P ＜ 0.05），极显著高于北京、河南、内蒙古苜蓿（P＜0.01）；河南、内蒙古、北京苜蓿CP的慢速降解部分（b）较高，分别为47.32%、43.96%、42.07%，极显著高于黑龙江、山东苜蓿（P＜0.01）；山东苜蓿CP的潜在降解部分（a+b）最低，显著低于北京苜蓿（P＜0.05），极显著低于黑龙江苜蓿、河南苜蓿 （P＜0.01），与内蒙古苜蓿差异不显著（P ＞ 0.05）；山东苜蓿CP的慢速降解部分的降解速率（c）最高，极显著高于北京、黑龙江苜蓿（P＜0.01），与河南苜蓿、内蒙苜蓿差异均不显著（P＞0.05）。

表5 不同地地区紫花苜蓿OM的瘤胃降解参数及有效降解率

5个地区苜蓿CP在绵羊瘤胃内的有效降解率为75.98%～79.49%。其中，河南苜蓿最高，显著高于黑龙江、内蒙古、北京苜蓿（P＜0.05），与山东苜蓿差异不显著（P＞0.05）。

表6 不同地区紫花苜蓿CP的瘤胃降解参数及有效降解率

2.2.4 紫花苜蓿NDF的瘤胃降解参数及有效降解率 由表7可知，5个地区紫花苜蓿NDF的快速降解率（a）变化很大，范围在2.16% ～9.22%。其中，黑龙江苜蓿和河南苜蓿较高，分别为9.22%、8.28%，极显著高于内蒙古、北京、山东苜蓿（P ＜ 0.01）；慢速降解部分（b）北京苜蓿最高，为57.14%，极显著高于河南、黑龙江、内蒙古（P＜0.01）；河南苜蓿NDF慢速降解部分的降解速率（c）最高，极显著高于北京、黑龙江、山东、内蒙古苜蓿（P ＜ 0.01）。

5个地区苜蓿NDF在绵羊瘤胃中的有效降解率为27.57%～37.54%。其中，河南苜蓿最高，极显著高于黑龙江、山东、北京、内蒙古苜蓿（P＜0.01）。

2.2.5 紫花苜蓿ADF的瘤胃降解参数及有效降解率 由表8可知，紫花苜蓿ADF的快速降解部分（a）很低，变化范围为0.23%～1.28%，河南苜蓿最高，极显著高于北京、黑龙江、内蒙古、山东苜蓿（P＜0.01）。 山东苜蓿ADF的慢速降解部分（b）最高，为50.46%，极显著高于北京苜蓿（P＜0.01），与河南、黑龙江、内蒙古苜蓿差异不显著（P＞0.05）。5个地区紫花苜蓿ADF的有效降解率为20.89%～25.35%。其中，河南苜蓿和山东苜蓿较高，分别为25.55%和25.35%，极显著高于北京、黑龙江、内蒙古苜蓿（P＜0.01）。

表7 不同地区紫花苜蓿NDF的瘤胃降解参数及有效降解率

表8 不同地区紫花苜蓿ADF的瘤胃降解参数及有效降解率

2.3 紫花苜蓿的有效降解率与其概略养分的相关性 由表9可见，粗蛋白质的含量与NDF的有效降解率呈高度正相关关系，与DM、CP和ADF的有效降解率呈显著正相关关系，与OM的有效降解率呈低度负相关关系；中性洗涤纤维的含量与CP和ADF的有效降解率呈高度负相关关系，与DM、OM和NDF的有效降解率呈显著负相关关系；酸性洗涤纤维的含量与DM、OM、CP、NDF和ADF的有效降解率均呈高度正相关关系；粗脂肪的含量与NDF的有效降解率呈高度正相关关系，与DM、OM和CP的有效降解率呈中度正相关关系，与ADF的有效降解率呈低度正相关关系；有机物含量与各养分的有效降解率的关系不尽一致。

2.4 紫花苜蓿 DM、OM、CP、NDF和 ADF有效降解率的预测 根据本试验得到的紫花苜蓿的概略养分含量、有效降解率的数据及其相关关系，利用SAS8.1 进行回归分析，得到 P（DM）、P（OM）、P（CP）、P（NDF）、P（ADF）预测方程如下：

表9 紫花苜蓿概略养分与其有效降解率的相关系数

P（DM）=-0.57547CP+0.54738NDF-1.75451ADF+96.30045（R2=0.9992，n=5）；

P（OM）=-0.77556CP+0.61754NDF-1.99699ADF+101.00448（R2=0.9766，n=5）；

P（CP）=-0.06816CP-0.18604NDF-0.23677ADF+94.88863（R2=0.9641，n=5）；

P（NDF）=11.15197EE-0.17150NDF-0.22007ADF+25.38378（R2=0.9633，n=5）；

P（ADF）=-0.63300CP-0.54335NDF-0.36276ADF+72.23887（R2=0.9945，n=5）。

把5个地区的紫花苜蓿的概略养分分别代入上述回归方程，计算得到各营养成分的有效降解率，将预测得到的有效降解率与实测值用SAS8.1软件作配对检验，结果表明，预测的有效降解率与实测值之间差异不显著。由此可见，以上述回归方程对于预测紫花苜蓿各养分的有效降解率是可行的。

3 讨论

3.1 紫花苜蓿的营养成分与营养价值 苜蓿营养成分是苜蓿品质评定的重要指标，根据营养成分的含量，可以初步判定苜蓿营养价值的高低。影响苜蓿营养成分的因素有苜蓿的品种、刈割期、刈割次数、病虫害、干燥方式等。其中，刈割时期对营养成分影响很大，随着苜蓿生育期的推迟，茎叶比例逐渐增加，叶片逐渐老化，细胞壁成分增加，细胞内溶物逐渐减少，导致苜蓿的蛋白质和胡萝卜素含量显著下降，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量显著上升，营养价值降低（何云等，2007；裴彩霞等，2002）。本试验中的试验样品来自全国5个不同地区，地域性差异很大，可以看出其营养成分的含量差异也很显著，说明，同是紫花苜蓿因地区的不同，其营养成分也有很大的差异，这与王常慧等（2004）、孙京魁（2000）的研究报道相符。总体分析，紫花苜蓿不愧为牧草之王，其粗蛋白质含量很高，其他营养成分的比例也较均衡，不失为草食动物的优质日粮成分。

3.2 紫花苜蓿的瘤胃降解参数与同类研究比较本研究发现，5个地区紫花苜蓿的瘤胃降解参数变化很大。其中，CP的快速降解部分（a）最高，为45.89%～56.22%，这与紫花苜蓿干草中非蛋白氮（游离氨基酸、肽、酚胺、嘌呤和生物碱等）含量较高有关，因为非蛋白氮属于快速降解部分，在瘤胃中的降解率接近100%（陈光耀和曹兵海，2003）。NDF、ADF的降解参数a较小，可能与半纤维素、纤维素、木质素在瘤胃中较难消化、降解比较缓慢有关。Hackmann等（2008）研究报道，豆科牧 草 DM、CP 的 降 解 参 数 a、b、c 值 分 别 为31.1%、45.2%、0.181/h，39.4%、49.3%、0.226/h。本试验得到的a、b值与该报道一致，但c值偏低；本研究得到的紫花苜蓿 DM、OM、CP降解参数a、b 变化趋势，与吴仙和韩勇（2011）、么学博等（2007）的研报道一致，但c值稍低，与张颖和王华明（2011）、刘海霞等（2010）、汪水平等（2010）的研究结果相近；本试验与前人研究结果出现差异的原因可能是试验动物或苜蓿的品种或刈割时期不同等原因造成的。

3.3 紫花苜蓿营养成分的有效降解率与同类研究比较 大量学者对紫花苜蓿在羊瘤胃中的降解率做了试验研究，吴仙和韩勇（2011）以2只安装瘤胃瘘管的山羊为试验动物，研究了贵州山羊常用饲草营养物质瘤胃降解率；结果表明，盛花期紫花苜蓿DM有效降解率为67.56%，CP有效降解率为75.66%，与本试验结果相吻合。刘美（2004）以三只安装瘤胃瘘管的去势白山羊为试验动物，测定了山羊饲料养分的瘤胃降解率；其中苜蓿干物质的降解率为50.99%，粗蛋白质的有效降解率为64.20%，有机物的有效降解率为49.64%，与本试验结果相近。赵天章等（2007）研究了几种奶牛常用粗饲料干物质、粗蛋白质及纤维物质的动态降解规律及有效降解率，结果显示，苜蓿草与苜蓿草块的 DM、CP、NDF与 ADF的有效降解率均高于其他粗饲料，分别为51.23%与51.43%，55.01%与 52.82%，36.05%与 28.7%，39.77%与 30.44%。其中，CP的有效降解率低于本研究结果，其他结果相近。

3.4 紫花苜蓿概率养分与其有效降解率相关性及回归方程与同类研究比较 饲料的概略养分含量与其瘤胃降解率存在相关性。冷静等（2011）研究发现，牧草的DM、CP、NDF和ADF的有效降解率与牧草CP含量呈较强的正相关关系，与NDF和ADF含量呈较强的负相关，这与本研究结果相似。刘美等（2006）以山羊为试验动物，用尼龙袋法评定了各类原料的DM、OM和CP的有效降解率，建立了粗饲料干物质降解率与常规成分的回归方程（r=0.84，n=15）。 谭支良等（1994）用麦秸和稻秆进行研究，分别建立了由化学成分预测麦秸干物质降解率 （R2=0.766）和稻秆干物质降解率（R2=0.615）的回归方程。 雷鑫（1994）通过对不同苜蓿干草的各种化学成分与两级离体消化法测定的消化率的关系进行统计分析，建立了苜蓿干物质消化率的预测方程干物质降解率/%=104.38-1.11CF%（R2=0.8962）。本研究所建立的预测方程为多元回归方程，预测因子较多，R2较高，最高达到0.9992，高于前人的研究结果。

4 结论

4.1 不同地区的紫花苜蓿的营养成分及其有效降解率存在显著性差异。其中，来自河南的现蕾期紫花苜蓿 CP含量较高， 且 DM、OM、CP、NDF、ADF的有效降解率均较高，营养价值较高。

4.2 紫花苜蓿的概略养分与其有效降解率之间有一定相关性。其中，紫花苜蓿的CP、EE含量与各营养成分的有效降解率呈正相关关系，而NDF和ADF含量与各营养成分的有效降解率呈负相关关系，有机物含量与各养分的有效降解率的关系不尽一致。

4.3 本研究中建立的紫花苜蓿DM、OM、CP、NDF和ADF瘤胃降解率的预测方程，方程相关系数较高（R2=0.9641～0.9992），说明在对紫花苜蓿的有效降解率进行快速评定时，可以通过其概略养分来预测。

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