奶牛日粮中复合处理玉米秸与苜蓿及精料的最佳组合研究

青岛农业大学动物科技学院 吕永艳 蔡李逢 崔海净 孙国强＊

对作物秸秆进行加工调制可以提高其饲用价值（孙国强等，2012；王成章和王恬，2004）。 此外，饲用价值还受饲料之间不同组合的影响。饲料之间不同比例的组合可影响干物质采食量、养分消化率以及瘤胃发酵参数等饲用价值指标。关于加工调制玉米秸在反刍动物养殖中的应用效果已有大量报道，但关于复合处理玉米秸与其他粗饲料间及其与精料之间适宜组合比例的研究鲜见报道。本试验通过人工瘤胃技术测定复合处理玉米秸与苜蓿及精饲料间不同比例组合对奶牛瘤胃发酵的影响，探讨复合处理玉米秸与苜蓿之间，复合处理玉米秸与精饲料之间以及复合处理玉米秸与苜蓿间的最优组合再与精饲料之间的理想组合比例，旨在为提高饲料饲用价值提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 复合处理玉米秸，尿素和氢氧化钙的添加量均为玉米秸干物质重的4%、苜蓿干草、精饲料均来自青岛市，经65℃干燥48 h、粉碎、过40目筛，密封保存待用，日粮精饲料组成及营养水平见表1。

表1 日粮精饲料组成及营养水平

1.2 试验用瘤胃液供体动物与日粮 选用2头健康、体重相近的成年荷斯坦奶牛，作为试验用瘤胃液供体动物。试验期间每天每头饲喂精饲料4 kg，精饲料分3次饲喂，自由采食羊草，自由饮水。精料配方：玉米58.5%、麸皮9%、豆粕12%、棉籽粕6%、花生粕8%，磷酸氢钙2.5%、碳酸氢钠1.5%、贝壳粉0.5%、预混料1%、食盐1%。

1.3 试验设计 将复合处理玉米秸与苜蓿、复合处理玉米秸与精料均以 0∶100、20∶80、40∶60、60∶40、80∶20、100∶0 比例进行两两组合（表2）。筛选出复合处理玉米秸与苜蓿的最优组合后再与精饲料分别以 0∶100、20∶80、40∶60、60∶40、80∶20、100∶0 比例进行两两组合（表3），每个组合3个重复。

表2 复合处理玉米秸、苜蓿和精饲料的组合比例%

表3 复合处理玉米秸苜蓿最优组合与精饲料的组合比例%

1.4 人工瘤胃

1.4.1 人工瘤胃装置 人工瘤胃装置主体为水浴温度可调的电热恒温水浴锅 （北京市长风仪器仪表公司）和作发酵培养管之用的玻璃注射器（可计量容积为100 mL）。注射器每次使用之前洗净晾干，然后用少量凡士林涂在活塞筒4周，用来减少摩擦和防止漏气（孙献忠，2007）。

1.4.2 培养液的制备 培养液的制备参照郭冬生（2004）培养液配制法进行配制。

1.4.3 瘤胃液的采集 在早晨饲喂前抽取瘤胃液。将牛保定于六柱栏，戴上开口器，取液器从开口器经口腔徐徐插入食道再进入瘤胃，在瘤胃中不断变换方位，取液器另一端与真空抽虑瓶相连，真空抽虑瓶接真空泵，开动真空泵抽取足量瘤胃液，灌入经预热达39℃并通有CO2气体的保温瓶中，立即盖严瓶口，迅速返回实验室，两头牛的瘤胃液混合，经四层纱布过滤于接收瓶中，置于39℃水浴中保存，持续通入CO2气体。

1.4.4 人工瘤胃液的制备 将250 mL预先配制好并在39℃水浴中预热的培养液与1000 mL在39℃水浴中预热的蒸馏水混合之后再加入312.5 mL过滤后并持续通入CO2气体的瘤胃液，混合，搅拌均匀置于39℃恒温水浴锅中保存，人工瘤胃液始终用CO2气体饱和，待用。

1.4.5 操作步骤 准确称取饲料样品200.0 mg，置于玻璃注射器的前端，取30 mL始终用CO2气体饱和的人工瘤胃液加到每一个注射器中，排净注射器中的空气，密封，然后在39℃的水浴锅中培养24 h。培养开始后每隔8 h摇动一次。每个样品设3个重复，另设置3个空白样品，分别排列于培养框架的前位与后位，以消除试验误差。

1.5 测定指标与方法 将注射器于培养24 h后取出，迅速放入冷水浴中终止发酵，并将注射器中发酵液排出至离心管中，立刻测定瘤胃液pH，然后将瘤胃液离心（4000 r/min，15 min），上清液制样以备测定瘤胃液氨氮（NH3-N）浓度、微生物蛋白（MCP）产量和挥发性脂肪酸（VFA）浓度。

1.5.1 瘤胃液pH 采用25型酸度计测定 （北京哈纳科仪科技有限公司）。

1.5.2 瘤胃液氨氮（NH3-N）浓度 参照冯宗慈和高民的比色法（1993）进行测定。

1.5.3 瘤胃液微生物蛋白（MCP）产量 参照Cotta和Russell（1982）的差速离心法进行测定。

1.5.4 瘤胃液挥发性脂肪酸（VFA）浓度 按照曹庆云等（2006）的气相色谱法测定瘤胃液VFA浓度。

1.6 数据处理 试验数据采用SPSS软件进行方差分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 复合处理玉米秸与苜蓿及精料不同组合对瘤胃液pH、NH3-N浓度及MCP产量的影响由表4可知，复合处理玉米秸与苜蓿、复合处理玉米秸与精料的各不同比例组合对瘤胃液pH的影响均不显著（P＞0.05）。对瘤胃液NH3-N浓度有显著或极显著影响（P＜0.05或P＜0.01），在复合处理玉米秸与苜蓿的不同比例组合中，当复合处理玉米秸比例为60%时，瘤胃液NH3-N浓度最高，显著或极显著高于其他比例的组合 （P＜0.05）；在复合处理玉米秸与精饲料的不同比例组合中复合处理玉米秸比例为40%时，瘤胃液NH3-N浓度最高，显著或极显著高于其他比例的组合 （P＜0.05或P＜0.01）。在复合处理玉米秸与苜蓿及复合处理玉米秸与精饲料的不同比例组合中，均以80∶20的比例组合时MCP产量极显著或显著高于其他比例的组合（P＜0.05）。

2.2 复合处理玉米秸与苜蓿及精料不同组合对瘤胃液VFA浓度的影响 由表5可知，在乙酸浓度及三种挥发性脂肪酸总浓度上，复合处理玉米秸与苜蓿比例为60∶40及80∶20的组合均极显著高于其他比例的组合（P＜0.01）；复合处理玉米秸与苜蓿比例为60∶40及80∶20的组合的丙酸浓度均极显著或显著高于其他比例的组合 （P＜0.01或P＜0.05）；复合处理玉米秸比例为20%、60%和100%时，乙酸/丙酸均极显著或显著高于其他比例的组合（P＜0.01或P＜0.05）。复合处理玉米秸与精料比例为60∶40和80∶20的组合的乙酸和三种挥发性脂肪酸总浓度均极显著或显著高于其他比例的组合（P＜0.01或P＜0.05），但这两个比例组合之间无显著差异 （P＞0.05）；精料比例为100%的组合的丙酸浓度极显著高于其他比例的组合 （P＜0.01）；乙酸/丙酸上，精饲料比例为80%～100%的组合均低于2.0，且均极显著低于其他比例的组合 （P＜0.01），精饲料比例为20%组合的乙酸/丙酸极显著高于其他比例的组合（P ＜ 0.01）。

表4 复合处理玉米秸与苜蓿及精料不同组合对瘤胃液pH、NH3-N浓度及MCP产量的影响

表5 复合处理玉米秸与苜蓿及精料不同组合对瘤胃液VFA浓度的影响mmoL/L

正常情况下瘤胃中乙酸、丙酸、丁酸占总挥发性脂肪酸的比例分别为 50%～65%、18%～25%和12%～20%（李建国和安永福，2003）。所以乙酸/丙酸为2.0～3.6属于正常范围。由于在乙酸/丙酸的正常范围之内，三种挥发性脂肪酸总浓度越高说明瘤胃发酵效果越好，因而复合处理玉米秸与苜蓿比例为60∶40及80∶20的组合、复合处理玉米秸与精料比例为60∶40和80∶20的组合均最有利于瘤胃发酵产生VFA。

因为复合处理玉米秸与苜蓿及精料的不同比例组合对瘤胃液pH影响均不显著，而NH3-N浓度为13.59～18.35 mg/100 mL，均在正常变动范围内（崔海净等，2010）。因此，在本试验中，复合处理玉米秸与苜蓿及精料不同组合对瘤胃发酵的影响就取决于MCP产量和VFA浓度，综合考虑MCP产量和VFA浓度，在复合处理玉米秸与苜蓿的不同组合中，以80∶20的比例组合为最优组合，在复合处理玉米秸与精饲料的不同比例组合中也以80∶20为最优组合。

2.3 复合处理玉米秸与苜蓿的最优组合与精料的不同组合对瘤胃发酵参数的影响 由表6可知，复合处理玉米秸与苜蓿的最优组合（80∶20）与精料不同组合对体外瘤胃液pH影响均不显著（P＞0.05）。在NH3-N浓度方面，当复合处理玉米秸与苜蓿的最优组合占40%和80%时NH3-N浓度极显著高或显著高于其他比例组合 （P＜0.05或P＜0.05）；在MCP产量方面，当复合处理玉米秸苜蓿的最优组合与精饲料比例为60∶40时，MCP产量最高，极显著或显著高于其他比例（P＜0.05或 P＜0.05）。

表6 复合处理玉米秸苜蓿的最优组合与精料组合对瘤胃液pH、NH3-N浓度及MCP产量的影响

由表7可知,在乙酸浓度和三种挥发性脂肪酸总浓度及乙酸/丙酸上，复合处理玉米秸与苜蓿的最优组合与精料比例为60∶40和80∶20的组合均极显著高于其他比例的组合（P＜0.01），而两组合间无显著差异（P＞0.05）；在丙酸浓度上，精料比例为100%的组合极显著高于其他比例的组合 （P＜0.01）；因此，在复合处理玉米秸与苜蓿的最优组合与精料不同比例的组合中，以比例为60∶40和80∶20的组合对瘤胃发酵产生VFA最为有利。

表7 复合处理玉米秸苜蓿的最优组合与精料不同比例组合对体外瘤胃液VFA浓度影响mmol/L

3 讨论

3.1 复合处理玉米秸、苜蓿与精料不同组合对体外瘤胃液pH、NH3-N浓度及MCP产量的影响pH是反映瘤胃发酵最重要的参数之一，维持正常pH范围是保证瘤胃正常发酵的前提条件之一。一般而言，瘤胃液pH随采食时间而呈周期性变化，瘤胃液正常pH变动范围为6～7（冯仰廉，2004）。本试验所有组合的pH均在正常范围内，说明饲料的不同比例组合对瘤胃液pH无明显影响。

瘤胃液中的NH3-N反映了特定日粮组成下蛋白质降解与微生物蛋白合成的动态平衡关系，一方面饲料被瘤胃微生物分解产生NH3-N；另一方面瘤胃中的微生物利用饲料降解的NH3-N与酮酸合成微生物蛋白质。瘤胃液中的NH3-N浓度因不同的饲料变动较大，总体上反映了饲料的含氮量、饲料蛋白的可溶性和降解特性。NH3是瘤胃内合成菌体蛋白的主要前体物质，瘤胃中NH3的浓度过高或过低均不利于微生物的生长繁殖，进而影响 MCP 的产量（Bandle 和 Gupta，1997）。 因此保持瘤胃液最适NH3-N浓度是保证MCP合成的首要条件。试验表明，瘤胃液最适NH3-N浓度为 8～10 mg/100 mL，但 6.3～27.5 mg/100 mL 时也属正常变动范围，不影响微生物的活性，NH3-N浓度过高会造成氮源浪费，NH3-N浓度过低将影响瘤胃能氮平衡，降低瘤胃微生物活性，降低MCP的合成和纤维类物质的降解（刘哲等，2005）。本试验中，所有组合瘤胃液NH3-N浓度为（13.59±1.28） ～ （18.35±1.65）mg/100 mL，均在正常变动范围，说明瘤胃微生物活性正常。

MCP产量的高低实际上就是瘤胃微生物生长繁殖的快慢，是反映瘤胃消化能力的最重要指标之一，MCP产量高即说明瘤胃微生物生长繁殖快和瘤胃消化能力强，该指标主要取决于瘤胃能氮平衡，饲料中所含的碳水化合物在瘤胃中降解为挥发性脂肪酸（VFA）同时释放能量，饲料中的蛋白质和含氮化合物在瘤胃中被微生物降解为NH3和CO2，瘤胃中的微生物利用能量和NH3合成MCP，因此，MCP的合成数量主要取决于碳水化合物和蛋白质（含氮化合物）降解的数量和速度是否协调和匹配，当二者降解的数量和速度越协调就可能产生越多的MCP。复合处理玉米秸与苜蓿以80∶20的组合时MCP产量最高，在复合处理玉米秸与精饲料的组合中也以80∶20为最高，说明在上述比例组合下，瘤胃能氮平衡状况以及瘤胃液pH、NH3-N浓度等瘤胃内环境均对MCP的生成最为有利，同时，MCP的大量生成又促进了瘤胃发酵，促进了饲料在瘤胃中消化代谢。

3.2 复合处理玉米秸、苜蓿与精料不同组合对体外瘤胃液VFA浓度的影响 瘤胃是反刍动物消化粗饲料的主要场所。瘤胃微生物每天消化的碳水化合物占采食粗纤维和无氮浸出物的70%～90%。日粮碳水化合物在瘤胃中发酵的主要产物是乙酸、丙酸、丁酸等VFA，其是反刍动物的能量来源。Gray（1992）研究认为，反刍动物 60%～80%的消化能由瘤胃VFA提供。瘤胃发酵产生的VFA以乙酸、丙酸、丁酸为主，占总VFA的95%左右（冯仰廉，2004）。本试验复合处理玉米秸与精料的组合中，以精料比例为100%时三种VFA总量较多，但乙酸低，而粗饲料比例为100%时则相反，这与王中华（2003）的结论是一致的。饲料不同组合VFA浓度的高低不仅说明了碳水化合物在瘤胃中消化率的高低，同时，瘤胃中VFA浓度也是衡量瘤胃微生物活力的重要指标，因为在发酵产生VFA的过程中有能量释放产生ATP，这些ATP可被微生物作为能源用于维持和生长，尤其是用于MCP的合成（冯仰廉，2004）。

3.3 复合处理玉米秸与苜蓿的最佳组合与精料的不同组合对瘤胃发酵参数的影响 本试验中，复合处理玉米秸与苜蓿的最优组合再与精料的不同比例组合中，pH和NH3-N均在正常范围内；而在MCP产量方面以复合处理玉米秸苜蓿的最优组合占60%时最高；在复合处理玉米秸与苜蓿的最优组合再与精饲料的不同比例组合中，精料比例为100%时，乙丙比极显著低于100%的最优组合粗饲料，但是在三种VFA总量上100%的精料与100%的最优组合粗饲料差异不显著，这与王中华（2003）的结论不完全一致，这可能就是最优组合粗饲料与单一的粗饲料的区别。上述说明三种饲料在最优比例组合下，瘤胃能氮平衡及瘤胃内环境均有利于MCP的合成及VFA的产生。

4 结论

综合考虑瘤胃发酵参数，在本试验设计条件下，最佳组合为：（1）复合处理玉米秸与苜蓿比例为80∶20的组合；（2）复合处理玉米秸与精饲料比例为80∶20的组合；（3）复合处理玉米秸与苜蓿的最优组合（80∶20）与精饲料比例为 60∶40 的组合。

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