5种常用粗饲料的肉羊瘤胃外流速率

陈晓琳 孙 娟 陈丹丹 王 波 屠 焰 刁其玉*

(1.中国农业科学院饲料研究所，农业部生物饲料重点实验室，北京 100081;2.青岛农业大学经济草本植物应用研究所，青岛 266109)

瘤胃外流速率是预测反刍动物饲粮和营养供给关系模型的重要依据，在瘤胃降解模型中参与预测饲料组分的动态降解参数，进而明确供给微生物生长的营养和供给小肠的未降解的营养。半体内法是评定反刍动物饲料营养价值经典方法，可评价饲料在瘤胃内有效降解率，但必须结合饲料瘤胃外流速率进行计算方能得出。瘤胃外流速率，是指单位时间内从瘤胃中流出的固体或液体体积占瘤胃内容物体积的百分比，常用k值表示，单位是%/h或h-1。它的准确性决定了整个瘤胃降解率参数值的可靠程度，准确测定和利用k值是非常关键的。测定瘤胃k值经典方法是消化试验，将待测饲料样品用重铬酸钾溶液标记［1］，饲料的纤维及蛋白质成分均能与铬形成稳定的结合物，在瘤胃中几乎不被微生物降解。Eliman等［2］研究表明，从直肠取粪样与从瘤胃中直接取样，所估测标记饲料的k值二者呈现高度相关。这表明可以通过采集粪样分析其含量的变化来确定饲料k值。粗饲料的种类繁多，k值在实际测定中，操作繁琐，耗费人力物力，不便于对每种饲料的k值进行测定，颜品勋等［3］研究发现，相同类型或容重相近的饲料之间的k值可以互借。因此，人们应用时多引用前人取得的k值，但它受饲料种类、动物种类、动物生理阶段的影响，关于肉羊瘤胃的k值报道很少见，导致应用时通常引用牛试验取得的参数值，造成试验结果的不准确性。本研究是在同一饲粮条件下，采用消化试验对5种常用粗饲料在肉羊瘤胃中的k值进行测定分析，为准确计算粗饲料的瘤胃降解参数提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验样品

待测瘤胃k值的5种常用粗饲料为羊草、麦秸、苜蓿、地瓜秧和玉米秸，颗粒直径为1 mm，其 常规营养成分见表1。

表1 5种粗饲料的常规营养成分(风干基础)Table 1 Regular nutrient composition of five kinds of roughages(air-dry basis) %

1.2 试验时间和地点

本试验于2013年3月至2013年5月在中国农业科学院南口中试基地试验羊场进行。试验共55 d，首先进行10 d的预试期;之后进行正式试验，包括5期的正试期，每期5 d，正试期之间间隔为期5 d的过渡期。

1.3 试验动物

选取体况良好、体重［(65.0±1.0)kg］相近的安装有永久性瘤胃瘘管的杜寒F1代去势公羊3只，于试验开始前进行免疫和驱虫处理。

1.4 饲养管理

试验羊采取室内单栏饲养，基础饲粮为全混合颗粒饲料，精粗比为4∶6，每天于08:00和18:00共饲喂2次，共约为1 200 g，中午添加干草1次，约为200 g，自由饮水。预混料由北京精准动物营养研究中心提供，基础饲粮组成及营养水平见表2。

1.5 铬标记饲料的制备与饲喂

采用重铬酸钾溶液标记饲料，用量按铬占待测饲料干物质的4%～14%计算，参照《饲料生物学评定技术》［4］中的方法进行。标记饲料投放量为50 g/只，与基础饲粮混合均匀后饲喂，饲喂方式和时间一致，标记饲料需全部采食，无剩余。

1.6 铬标记饲料稳定性测试

分别称取5种标记饲料约2 g装入尼龙袋中并固定到塑料管上，投入3只试验羊的瘤胃中培养24 h后，取出后清洗干净，并在鼓风干燥箱65℃下烘干48 h至恒重。干物质的回收率的计算公式:

干物质回收率(%)=［(瘤胃培养24 h后标记饲料残渣质量×残渣干物质含量)/(标记饲料质量×干物质含量)］×100。

1.7 样品采集与测定

试验羊采食结束后(约30m in后)记为0时间点，于 4、8、12、16、20、24、28、32、36、40、44、48、52、56、60、72、84、96、108、120 h 进行直肠取粪样。粪样在65℃下烘干、粉碎。参照《饲料中铬的测定》(GB/T 13088—2006)［5］采用干灰化法进行样品前处理，采用火焰原子吸收仪(PerkinElmer AAS 800，美国)测定粪中铬含量。铬标准物质购自钢研纳克检测技术有限公司。

瘤胃k值由粪中铬含量下降曲线确定，数学指数方程为:

式中:C0为粪中铬的最高浓度(μg/g);Ct为粪中铬达到C0之后不同时间点的浓度(μg/g);k为待测饲料的瘤胃外流速率(%/h);t为消化时间(h)。

粪中干物质(DM)、有机物(OM)、粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量参考张丽英［6］的方法进行测定。

1.8 数据统计

试验数据统计及分析采用Excel 2010处理，数据相关方程采用SAS 9.1中的交互式数据分析的拟合程序进行。

2 结果

2.1 铬标记饲料的稳定性测定

5种铬标记饲料在肉羊瘤胃中培养24 h后的干物质回收率如表3所示。5种铬标记饲料在肉羊瘤胃中稳定性较好，不易被微生物降解，可以用作测定饲料的瘤胃k值。

表3 铬标记饲料的干物质回收率Table 3 The dry matter recovery rate of Crmordanted roughages %

2.2 粪中铬含量及与消化时间的关系

5种粗饲料被肉羊消化后不同时间的粪中铬含量和相应的回归方程如表4所示。采食不同粗饲料的粪中铬达到排放高峰期的时间不同，主要集中在20～28 h，铬排放峰值有较大差异。采食5种铬标记粗饲料的肉羊粪中铬含量与消化时间成指数关系，相关系数(R2＞0.98)较高。由于 Ct=C0e-kt中，k值由铬排放高峰期及以后时间点的铬含量决定，故表4仅列出排放高峰期后的含量。

2.3 5种粗饲料的肉羊瘤胃k值与粪中铬含量的一次方程

由数学指数方程Ct=C0e-kt可变形为一次线性方程kt=ln C0-ln Ct，该一次方程的斜率即为k值。铬标记羊草、麦秸、苜蓿、地瓜秧和玉米秸在粪中铬排放峰值分别出现在 20、24、20、24和 20 h，此时的铬浓度即为C0(表4)，再结合铬排放达峰值后的各时间点的浓度(Ct)，可计算出k值，得到的一次方程如表5所示。可知羊草、麦秸、苜蓿、地瓜秧和玉米秸的 k 值分别为 3.92%/h、3.07%/h、4.30%/h、4.63%/h 和 3.16%/h。

2.4 瘤胃k值与饲料营养成分的相关关系

对各标记饲料的瘤胃k值与饲料原料中各主要营养成分进行多元线性回归得出，与CP的相关性最高，k=2.710 2+0.133 2 CP(R2=0.903 5，P=0.013 1)，而与 NDF、ADF 有相关的趋势(R2＞0.60)，但不显著(P＞0.05)。

3 讨论

3.1 5种粗饲料的肉羊瘤胃k值比较

本研究是在尼龙袋方法测定粗饲料瘤胃降解率的基础上，利用相同的试验动物和同一饲粮饲喂水平对瘤胃降解数学方程中的k值进行实测。不同的饲料种类间存在差异，羊草、麦秸、苜蓿、地瓜秧和玉米秸的瘤胃 k值分别为 3.92%/h、3.07%/h、4.30%/h、4.63%/h 和 3.16%/h。Susmel等［7］研究表明，鸭茅和苜蓿的瘤胃k值要高于草地草、梯牧草和牛毛草。本研究中，苜蓿的瘤胃k值要高于羊草，玉米秸要高于麦秸。刘美［8］的研究表明，当山羊(体重20 kg)干物质采食量为体重的 2.90% ～4.09% 时，花 生 秧 的 瘤 胃 k 值 为3.426%/h～3.811%/h。本研究肉羊的干物质采食量约为1 294 g，约占体重的2%，地瓜秧的瘤胃k值为4.63%/h，高于前人得出的结果。刘建新等［9］研究将稻草单独作为饲粮饲喂绵羊时，其k值平 均为 1.52%/h，本 研 究 麦 秸 的 k值 是3.07%/h。颜品勋等［3］测定牛在相近饲喂水平时羊草的瘤胃k值为2.93%/h，低于本研究测定的3.92%/h，这可能与每日饲喂时中午添加羊草有关。有研究表明，增加粗饲料的采食量，可以增加瘤胃内液体和精料的流通速率［10］。王兴菊［11］对苜蓿在山羊瘤胃中的k值测定为3.11%/h，但其饲粮的精粗比和饲喂量与本研究有较大差异。

表4 粪中铬含量及与消化时间的关系Table 4 Fecal Cr content and the relationship w ith digestion time μg/g

表5 5种粗饲料的肉羊瘤胃k值与粪中铬含量的一次方程Table 5 Linear equations of rum inal k value and fecal chrom ium content of five kinds of roughages in meat sheep

3.2 k值与饲料营养成分的关系

5个粗饲料样品种类不同，地瓜秧的CP含量最高，其NDF和ADF的含量最低，k值最高，苜蓿的相关参数略低于地瓜秧，其k值稍低。这2种饲料的营养价值相对较高，其标记饲料的k值高于羊草、玉米秸、小麦秸。本研究结果表明，k值与CP 呈强相关(R2=0.903 5，P=0.013 1)，与 NDF、ADF 相关系数较低(R2＞0.60，P＞0.05)。说明标记饲料可能在瘤胃中为微生物提供的氮源比提供的碳水化合物充分，对k值的影响更大。饲料原料中的蛋白质以及纤维物质含量影响标记饲料颗粒在肉羊瘤胃中的k值。

3.3 铬在粪中的排放高峰期

由表4可知，同试验组的3只羊的粪中铬达到排放高峰期的时间不同，但均在20～28 h，说明动物间的差异较小。林春健等［12］在肉牛上的研究表明，铬豆饼和铬麸皮的氧化铬在粪中达到高峰期的时间为28～36 h。马丽娟等［13］在狍上的研究表明，铬柞树叶出现排放高峰期为36～40 h，铬玉米面为28～32 h和铬玉米青贮为28～36 h。铬达到排放高峰期的时间与动物种类和标记饲料的类型有关，Aikman等［14］对不同品种的奶牛瘤胃k值表明研究，泽西奶牛瘤胃中液体和固体的流出速度显著高于荷斯坦奶牛，说明动物的品种是影响k值的先天生理因素。

3.4 k值差异的原因分析

本研究与前人的研究铬的排放高峰期以及k值的不同，除去试验动物本身的差异外，首先是饲喂水平的差异，包括干物质的采食量、饲粮的精粗比、饲粮NDF的含量等。大多数的研究表明，当饲料的精粗比一定时，瘤胃k值与采食量成正相关，Robinson 等［15］和 Tamm inga 等［16］对奶牛的 k值研究表明，当精粗比为66∶33且从泌乳开始至结束干物质的采食量逐步由 24.0 kg/d下降到6.0 kg/d时，铬标记方法测定表明k值有不成线性的下降，钴-乙二胺四乙酸(Co-EDTA)标记方法测定表明k值呈线性下降。许多研究表明，增加饲粮中的粗料比例能增加瘤胃中食糜的通过速度。Bosch等［17］研究表明，奶牛在高精料组和低精料组中，随着NDF总采食量的增加，食糜中铬的排出量增加。Colucci等［18］研究表明，在高采食量和低采食量组，标记苜蓿和标记大豆的k值与精料的比例呈负线性相关关系。大量的研究表明，饲喂水平是影响食糜流出瘤胃速度的首要因素，在饲喂水平和试验动物一致的前提下，对k值的研究需再考虑其他因素。

标记饲料的颗粒直径大小也是影响k值的重要因素。瘤网胃孔口对机械刺激非常敏感，进而通过迷走神经引起反刍和腮腺分泌唾液。前人通过跟踪技术发现，瘤胃中的食糜在流入皱胃之前已经在瘤胃腹测位置被分解为极小尺寸的颗粒［19］。对从奶牛和绵羊的瘤胃远端到瘤胃中食糜的颗粒大小的研究表明，绝大多数的颗粒能够通过 1 mm 的筛孔［20-21］，Eliman 等［22］研究表明，饲料颗粒通过瘤网胃口的临界值为1.19 mm。Egan等［23］研究表明，标记燕麦草颗粒的大小与k值成负相关关系，本试验粗饲料的颗粒直径为1 mm，接近通过瘤网胃孔的临界值。

Eliman等［2］研究表明，饲料颗粒结构和饲喂水平不同，瘤胃内小颗粒k值的变化范围为0.0l%/h～0.10%/h。因此，本研究与前人研究的结果差异均在合理的范围之内。由于本研究在限定的饲喂水平条件下对k值进行的测定，没有对不同采食量和不同精粗比条件下的k值进行系统研究，无法对k值与干物质采食量、精粗比和饲粮中NDF含量等的关系进行预测。本研究的结果可以为相似饲喂水平的肉羊瘤胃k值和瘤胃降解率提供参考。

4 结论

粗饲料种类不同，瘤胃的外流速率不同。羊草、麦秸、苜蓿、地瓜秧和玉米秸的 k值分别为3.92%/h、3.07%/h、4.30%/h、4.63%/h 和3.16%/h。本研究得出的羊草、麦秸、苜蓿、地瓜秧和玉米秸肉羊瘤胃外流速率可在相关研究中应用。

［1］ UDÉN P，COLUCCIPE，VAN SOEST P J.Investigation of chrom ium，cerium and cobalt asmarkers in digesta.Rate of passage studies［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1980，31(7):625-632.

［2］ ELIMAN M E，ФRSKO E R.Determ ination of rate of outflow of protein supplements from the rumen by measuring the rate of excretion of chrom ium treated，protein supplements and PEG in feces［J］.Animal Production，1981，32:386.

［3］ 颜品勋，冯仰廉，杨雅芳，等.青粗饲料蛋白质及有机物瘤胃降解规律的研究［J］.中国畜牧杂志，1996，32(4):42-43.

［4］ 霍启光.饲料生物学评定技术［M］.北京:中国农业科技出版社，1996.

［5］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.饲料中铬的测定GB/T 13088—2006［S］.北京:中国标准出版社出版，2006.

［6］ 张丽英.饲料分析及饲料质量检测技术［M］.北京:中国农业大学出版社，2010.

［7］ SUSMEL P，STEFANON B，M ILLS C R，et al.Rumen degradability of organicmatter，nitrogen and fibre fractions in roughages［J］.Animal Production，1990，51(3):515-526.

［8］ 刘美.山羊饲料养分瘤胃降解规律的研究［D］.硕士学位论文.泰安:山东农业大学，2004.

［9］ 刘建新，大久保正彦，朝日田康司.稻草饲料通过绵羊瘤胃的速度及改善方法［J］.动物营养学报，1990，2(1):7-10.

［10］ COOMBE JB，DINUISD A，WHEELERW E.Effect of alkali treatment on intake and digestion of barley straw by beef steers［J］.Journal of Animal Science，1979，49(1):169-176.

［11］ 王兴菊.山羊常用饲料瘤胃降解率的研究［D］.硕士学位论文.重庆:西南大学，2011.

［12］ 林春健，冯仰廉.尼龙袋法评定饲料在反刍动物瘤胃内蛋白质降解率［J］.北京农业大学学报，1987(3):135-141.

［13］ 马丽娟，杨沛霖.四种饲料通过狍瘤胃的外流速度测定［J］.特产研究，2005，27(1):19-22.

［14］ AIKMAN PC，REYNOLDSC K，BEEVER D E.Diet digestibility，rate of passage，and eating and rum ination behavior of Jersey and Holstein cow s［J］.Journal of Dairy Science，2007，91(3):1103-1114.

［15］ ROBINSON PH，TAMM INGA S，VAN VUURAN A M.Influence of declining level of feed intake and varying proportion of starch in the concentrate on rumen ingesta quantity，composition and kinetics of ingesta turnover in dairy cow s［J］.Livestock Production Science，1987，17:37-62.

［16］ TAMM INGA S，ROBINSON P H，VOGT M，et al.Rumen ingesta kinetics of cell wall components in dairy cows［J］.Animal Feed Science and Technology，1989，25(1/2):89-98.

［17］ BOSCH M W，LAMMERS-WEINHOVEN S C W，BANGMA G A，etal.Influence of stage ofmaturity of grass silages on digestion processes in dairy cow s.2.Rumen contents，passage rates，distribution of rumen and faecal particles and mastication activity［J］.Livestock Production Science，1992，32(3):265-281.

［18］ COLUCCIP E，MACLEOD G K，GROVUM W L，et al.Digestia kinetics in sheep and cattle fed diets w ith different forage to concentrate ratios at high and low intakes［J］.Journal of Dairy Science，1990，73(8):2143-2156.

［19］ EVANS E W，PEARCE G R，BURNETT J，et al.Changes in some physical characteristics of the digesta in the reticulo-rumen of cows fed once daily［J］.British Journal of Nutrition，1973，29(3):357-376.

［20］ ULYATT M J，BALDW IN R L，KOONG L J.The basis of nutritive value—a modelling approach［J］.Proceedings of the New Zealand Society of Animal Production，1976，36:140-149.

［21］ POPPID P，NORTON BW，M INSON D J，et al.The validity of the critical size theory for particles leaving the rumen［J］.Journal of Agricultural Science，1980，94(2):275-280.

［22］ ELIMAN M E，ØRSKOV E R.Factors affecting the outflow of protein supplements from the rumen.1.Feeding level［J］.Animal Production，1984，38(1):45-51.

［23］ EGAN JK，DOYLE P T.A comparison of particulate markers for the estimation of digesta flow from the abomasum of sheep offered chopped oaten hay［J］.Australian Journal of Agricultural Research，1984，35(2):279-291.