不同产地全株玉米青贮的瘤胃降解特性与小肠消化率的研究

李 洋 李春雷 赵洪波 张永根*

(1.东北农业大学动物科学技术学院，哈尔滨 150030;2.东北师范大学数学与统计学院，长春 130024;3.东北农业大学新农村发展研究院，哈尔滨 150030)

近年来，随着我国畜牧业发展水平的提高，全株玉米青贮由于青贮品质优良，综合经济效益高，制作省时省力，便于操作等优点［1－4］而得到迅速发展，并在全国范围内普及。但我国对青贮饲料的研究起步较晚，尽管国内有相关的研究报道，但只是对其营养成分测试或某一单项指标开展了有益研究，且大多停留在瘤胃降解阶段。如姚庆等［5］、王立明等［6］和侯玉洁等［7］对全株玉米青贮中各营养成分的瘤胃降解特性进行了研究，并与其他粗饲料进行了比较。周荣等［8］和岳群等［9］只对全株玉米青贮蛋白质的小肠消化率进行了研究。陈艳等［10］虽对包括全株玉米青贮在内的6种肉牛常用粗饲料的瘤胃降解特性和瘤胃非降解蛋白质(RUP)的小肠消化率进行了研究，但未涉及不同全株玉米青贮的奶牛瘤胃降解特性和RUP小肠消化率的研究。由于反刍动物RUP的小肠消化率的测定意义重大［11］，且耗费大量人力、物力，并存在动物福利等方面问题，国内鲜有研究。因此，本试验选取了5个不同产地的全株玉米青贮，对其营养价值、瘤胃降解规律以及RUP的小肠消化率进行研究，以获得更为可靠、全面的基础数据，以弥补我国奶牛常用饲料瘤胃降解特性和小肠消化率数据库的缺乏，并为后续的饲料配方设定以及饲料使用等方面提供全面依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物

选用装有永久性瘤胃瘘管和十二指肠瘘管的3头荷斯坦奶牛为试验动物，于东北农业大学香坊试验基地进行。

1.2 样品来源与来源地特征

本试验采集了甘肃、山东、四川、陕西和辽宁5个地区的全株玉米青贮，其基本信息见表1。各地玉米青贮均采用青贮窖方式贮存，青贮玉米收割时期均为乳熟后期和蜡熟前期之间。各地不同品种青贮玉米的全株粗蛋白质(CP)含量均在8%左右，中性洗涤纤维(NDF)含量约为45%，酸性洗涤纤维(ADF)含量约为20%，株高约300 cm，从播种到收获在115 d左右。各地区的地理气候特征如下。

甘肃:年平均气温在－0.3～14.8℃，年平均降水为300～860 mm，降水多集中在6～8月份，属温带季风气候，有明显的向大陆性气候过渡特征。

山东:年平均气温在11～14℃，年平均降水为550～950 mm，降水集中，雨热同季，属暖温带半湿润季风气候，气候温和，四季分明。

四川:年平均气温在14～19℃，年平均降水为900～1 200 mm，降水多集中在5～10月份，属亚热带范围，但受不同季风环流交替影响。

陕西:年平均气温在7～16℃，年平均降水为550～750 mm，降水集中在夏季，属大陆性季风气候。

辽宁:年平均气温在5～10℃，年平均降水为500～1 000 mm，降水集中在6～8月份，属温带大陆性季风气候。

表1 试验样品基本信息Table 1 Basic information of experimental samples

1.3 试验方法

1.3.1 常规营养成分测定方法

干物质(DM)、CP、NDF及 ADF的测定根据《饲料分析及饲料质量检测技术》中的分析方法测定。预混料中维生素的测定采用高效液相色谱法［12］，金属元素的测定采用火焰原子吸收光谱法［13］。氨基酸组成测定运用水合茚三酮法，采用日立L－8800型全自动氨基酸分析仪测定。

1.3.2 尼龙袋法

称取3 g的全株玉米青贮样品，放入孔径为50μm、面积为12 cm×8 cm的尼龙袋内，袋口用尼龙绳绑好。每4个袋夹在1根半软塑料管上，并用尼龙绳扎好。每头牛每个时间点设4个平行。饲喂前投入试验动物瘤胃中，培养 4、8、12、16、24、36、48和72 h。取出后将尼龙袋统一放在自来水下细流冲洗，直至尼龙袋中流出的水清澈明亮、无味为止。最后用水将尼龙袋中残渣冲到袋的底部，于65℃烘干至恒重，称重。粉碎并过40目筛，装入可封口塑料袋中保存，测定所需营养成分。

1.3.3 移动尼龙袋法

选择孔径42μm的尼龙布，裁成6 cm×6 cm大小，对折，制成3 cm×6 cm的移动尼龙袋。称取尼龙袋法获得的16 h瘤胃降解残渣约0.5 g，装入移动尼龙袋中，热封仪封口。每头牛每个样品准备3个移动尼龙袋。将移动尼龙袋浸泡于0.004 mol/L的盐酸溶液，25℃培养1 h，然后在含胃蛋白酶0.01%(质量体积比)的盐酸溶液中40℃振荡培养2 h。处理后的移动尼龙袋经十二指肠瘘管每30 min投放1次，每次投袋2个。定期从粪便中回收移动尼龙袋，清理尼龙袋上的粪便，于20℃贮存;将回收到的移动尼龙袋统一放在自来水下细流冲洗，直至尼龙袋中流出的水清澈明亮、无味为止。最后用水将尼龙袋中残渣冲到袋的底部，65℃下烘干48 h，称重，粉碎并过1 mm筛，装入可封口塑料袋中保存，测定所需营养成分。

1.4 试验饲粮及饲养管理

试验奶牛的粗饲料由玉米青贮和羊草组成，精料由玉米、豆粕等饲料构成。按照奶牛饲养标准配制［14］奶牛试验饲粮，试验饲粮组成及营养水平见表2。试验期间，奶牛采用拴系饲养，每天饲喂2次，自由饮水。

表2 试验饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 2 Composition and nutrient levels of the experimental diet(air-dry basis) %

1.5 指标测定

1.5.1 瘤胃降解参数

参照瘤胃动力学数学指数模型测定和计算瘤胃降解参数，计算公式如下。

式中:Y1为尼龙袋在瘤胃中滞留t时间后的饲料某一营养素的降解率;a为快速降解部分;b为慢速降解部分;c为慢速降解部分的降解速率;Y2为尼龙袋在瘤胃中滞留t时间后的饲料某一营养素的有效降解率;k为瘤胃外流速率，其值为0.05%/h。

1.5.2 小肠消化率

不同营养成分小肠消化率计算公式如下:

营养成分小肠消化率(%)=100×(营养成分过瘤胃含量－小肠消化后残渣中的营养成分含量)/营养成分过瘤胃含量。

营养成分过瘤胃含量即瘤胃降解16 h后所剩余该营养成分的含量。

1.6 数据处理及统计分析

试验数据采用Excel进行基本处理，利用SAS 9.1软件包中的平衡试验设计方差分析过程进行分析，平均值的多重比较采用Duncan氏法进行，数据以平均值±标准差的形式表示。

2 结果与分析

2.1 常规营养成分

各种饲料样品的常规营养成分测定结果见表3。可以看出，不同产地的全株玉米青贮CP、ADF、EE、钙(Ca)和磷(P)含量差异很大。

2.2 氨基酸组成

各种饲料样品的氨基酸组成测定结果见表4。可以看出，不同产地的全株玉米青贮的各氨基酸含量差异较大，产自四川的全株玉米青贮氨基酸含量普遍高于其他产地的全株玉米青贮。

2.3 DM和CP的瘤胃降解参数

各种饲料样品DM和CP的瘤胃降解参数见表5。可以看出，不同产地的全株玉米青贮的DM和CP的瘤胃降解参数差异很大。除产自辽宁的全株玉米青贮样品外，其他样品的DM快速降解部分均低于CP。5个不同产地的全株玉米青贮的DM的慢速降解部分范围为48.76% ～65.39%，慢速降解部分的降解速率范围为2.35% ～4.41%;CP的慢速降解部分范围为49.16% ～62.30%，慢速降解部分的降解速率范围为2.03% ～5.23%;以产自山东的全株玉米青贮样品的慢速降解部分最高、慢速降解部分的降解速率最低，与其他样品差异显著(P＜0.05)。除产自辽宁的全株玉米青贮样品外，其他样品的DM有效降解率均小于CP，DM的有效降解率在40%左右，CP的有效降解率均大于40%。产自山东的全株玉米青贮的DM和CP的快速降解部分和有效降解率均较高，是5个样品中易于降解的青贮饲料。

表3 饲料样品的常规营养成分(干物质基础)Table 3 Common nutritional components of feed samples(DM basis)

表4 饲料样品的氨基酸组成Table 4 Amino acid composition of feed samples %

表5 饲料样品的DM和CP的瘤胃降解参数Table 5 Rumen degradation parameters of DM and CPof feed samples %

2.4 NDF和ADF的瘤胃降解参数

各种饲料样品NDF和ADF的瘤胃降解参数见表6。可以看出，不同产地的全株玉米青贮NDF瘤胃降解参数差异很大。所测定的样品中，由于NDF是植物细胞壁组成部分，所以在瘤胃内的快速降解部分较少，在1.09% ～4.94%之间;而慢速降解部分成为NDF降解的主要部分，占到50%以上，其中产自山东的全株玉米青贮NDF的慢速降解部分最高，达到76.61%;5个不同产地的全株玉米青贮样品的NDF有效降解率均在40%左右，由高到低的顺序是B＞A＞D＞C＞E。5个不同产地的全株玉米青贮的ADF有效降解率差异不显著(P＞0.05)，ADF的有效降解率范围为32.01% ～34.31%。5个样品的瘤胃动态降解模型中快速降解部分与慢速降解部分差异较大。由于ADF的主要成分是难以被瘤胃降解的木质素，因此5个样品的ADF快速降解率普遍低于NDF，慢速降解部分所占比例较大。其中，产自山东的全株玉米青贮，无论是NDF或是ADF的有效降解率均高于其他产地的全株玉米青贮，该青贮的纤维部分易于瘤胃内降解。

表6 饲料样品的NDF和ADF的瘤胃降解参数Table 6 Rumen degradation parameters of NDF and ADF of feed samples %

2.5 DM、CP和氨基酸的小肠消化率

饲料样品的DM、CP和氨基酸的小肠消化率见表7。DM的小肠消化率以产自四川的全株玉米青贮最高，为23.57%，其余几个产地的全株玉米青贮之间差异不显著(P＞0.05)，均在15.49%～21.58%之间。5个产地的全株玉米青贮的CP的小肠消化率由高到低的顺序为C＞A＞B＞D＞E，其中前3个产地的全株玉米青贮的CP的小肠消化率差异不显著(P＞0.05)，均在61.79% ～64.14%之间。5个产地的全株玉米青贮的各氨基酸的小肠消化率差异较大。非必需氨基酸(NEAA)中，5个产地的全株玉米青贮的天冬氨酸(Asp)的小肠消化率较高，脯氨酸(Pro)的小肠消化率较低，且不同产地的同一种氨基酸之间绝大部分表现出显著差异(P＜0.05);在必需氨基酸(EAA)中，限制性氨基酸赖氨酸(Lys)的小肠消化率要高于蛋氨酸(Met)，且不同产地的同一种氨基酸之间绝大部分表现出显著差异(P＜0.05)。

表7 饲料样品在瘤胃中培养16 h后DM、CP和氨基酸的小肠消化率Table 7 Intestinal digestibility of DM，CP and amino acids of feed samples after incubating in rumen for 16 hours%

3 讨论

3.1 常规营养成分和氨基酸组成分析

青贮类饲料是我国奶牛养殖业中最常用的粗饲料，本试验选用的全株玉米青贮均为风干样品，所以测定的是样品的绝干物质。本试验所用饲料样品常规营养成分与文献［15－16］报道相近。试验结果显示，不同产地的全株玉米青贮之间，其常规营养成分和各种氨基酸含量存在一定的差异。这主要是由于饲料的种植环境和加工工艺等不同引起的［17］。

3.2 DM和CP的瘤胃降解特性

本试验中，不同产地的全株玉米青贮DM动态降解模型差异较大。闫贵龙等［18］研究表明，全株玉米青贮的营养价值与其埋藏深度、收割时间和加工工艺都有直接关系。本试验结果得出，5个产地的全株玉米青贮的DM有效降解率在38.73% ～44.50%之间，其中产自山东的全株玉米青贮的DM有效降解率优于产自甘肃、陕西和辽宁的全株玉米青贮，产自四川的全株玉米青贮的DM有效降解率最低。由于DM瘤胃降解率是影响干物质采食量的重要因素，DM降解率越高，奶牛的DM采食量就越大，产奶净能和CP的摄入量就越多，产奶量也随之提高［19］。赵天章［20］以奶牛为试验动物，测得全株玉米青贮的DM有效降解率为42.03%，这与本试验结果相似。李志强［19］利用黄牛作为试验动物，测得玉米青贮DM有效降解率为48.82%，略高于本试验结果。不同试验的结果差异可能是由于试验动物不同引起的。

全株玉米青贮是北方最常用的奶牛粗饲料，不同产地的全株玉米青贮因为品种和工艺的差异导致其营养价值不同。本试验结果显示，5个产地的全株玉米青贮的CP有效降解率在41.40% ～48.25%之间，其中产自辽宁的全株玉米青贮的CP有效降解率低于产自其他地区的全株玉米青贮。莫放等［21］研究表明玉米青贮的CP有效降解率为40.83% ～53.96%，与本试验结果基本一致。乔良等［22］利用瘘管奶牛为试验动物，测得玉米青贮的CP有效降解率为44.50%。赵天章等［23］以奶牛为试验动物，测得全株玉米青贮的CP有效降解率为36.80%，低于本试验结果。萨其仍贵等［24］在奶牛上研究得出全株玉米青贮的CP有效降解率为61.76%，高于本试验结果。这可能是由于饲料原料品种不同造成的。

3.3 NDF和ADF的瘤胃降解特性

NDF的瘤胃降解率是表示粗饲料营养价值的一个重要指标。反刍动物饲粮中的纤维类物质对其具有促进唾液分泌及刺激反刍等作用，并且在一定条件下可提高NDF降解率，有利于提高奶牛DM 的采食量和产奶量［19，25］。NDF的主要成分包括纤维素、半纤维素和木质素，以及与细胞壁镶嵌的蛋白质和硅酸盐等。NDF中可发酵的部分是部分纤维素和半纤维素，木质素完全不被微生物利用，所以木质素所占NDF的比例大小会影响到纤维在瘤胃内的消化率，即饲料NDF的组成会影响到NDF在瘤胃内的降解率［26］。所以不同饲料原料的NDF在奶牛瘤胃中的有效降解率也不尽相同，由于原料品种以及生产工艺的不同使得产自山东和甘肃的全株玉米青贮的NDF有效降解率较优。

饲料中ADF主要由纤维素和木质素组成。不同饲料原料ADF的纤维素和木质素的组成和比例不同，所以在奶牛瘤胃中的有效降解率也各不相同。本试验中，不同产地的全株玉米青贮的ADF有效降解率有一定区别但差异不显著，这主要与不同种类饲料所含的纤维物质含量不同有关，另外，饲料原料品种和制作工艺不同也会带来一定影响。

3.4 DM、CP及总氨基酸的小肠消化率

新蛋白质体系中，以小肠可吸收蛋白质为核心评价反刍动物的蛋白质需要量和饲料的蛋白质营养价值。在新蛋白质体系中，小肠可吸收蛋白质来源分为瘤胃微生物蛋白质(MCP)、RUP和内源蛋白质(ECP)［14］。其中，RUP占小肠蛋白质流量的30%～50%。由于瘤胃微生物蛋白质组成比较稳定，内源蛋白质含量很少，可吸收小肠蛋白质组成变异主要由瘤胃非降解饲料所提供的蛋白质差异引起。另外，小肠中RUP的质和量，一方面取决于饲料蛋白质在瘤胃中的降解程度，另一方面也取决于RUP在小肠中的消化率。因此，除瘤胃降解率外，饲料RUP在小肠的消化率对于衡量饲料小肠可吸收蛋白质供给情况具有十分重要的意义。

本试验的移动尼龙袋是从粪中回收得到的，计算出来的DM、CP和氨基酸的消化率包括了从十二指肠到大肠的消化道。一些以尼龙袋法和体内法测得的数据表明，大肠发酵对小肠消化率的影响非常小，所以本试验没有测定十二指肠到大肠之间的消化率［27－28］。Hvelplund 认为，在采用移动尼龙袋法测定饲料小肠消化率时，16 h的瘤胃预培养时间适用于所有饲料，可以反映饲料到达小肠前的瘤胃降解情况［29］。

在本试验选用的5个产地的全株玉米青贮中，DM的小肠消化率明显低于CP和各氨基酸。本试验测定的5个产地的全株玉米青贮的DM和CP小肠消化率范围分别为16.92% ～21.58%和61.79% ～64.14%，均高于周荣等［30］的研究结果，这可能是由于试验所采用的样品来源、品质及试验动物不同造成的。

Rogers等［31］研究表明，合成乳蛋白时需要大量的Lys，而Met作为甲基供体参与乳脂的合成，也有研究表明上述2种氨基酸的小肠消化率影响高产奶牛的生产性能［32］。本试验得出的5个产地的全株玉米青贮的各氨基酸小肠消化率均较低，与周荣等［30］和么学博等［11］的研究规律基本相符。么学博等［11］认为可能是粗饲料原料在瘤胃中的滞留时间长，蛋白质在瘤胃中大部分已被降解，进入小肠的未降解蛋白质与细胞壁结合难以被消化。本试验结果还表明，不同产地的全株玉米青贮对DM、CP和各氨基酸的供应具有不同的潜力。其中CP的小肠消化率由高至低的顺序依次为:C＞A＞B＞D＞E;DM的小肠消化率由高至低的顺序依次为:C＞A＞D＞B＞E;总氨基酸的小肠消化率由高至低的顺序依次为:A＞D＞B＞C＞E。

4 结论

综上所述，不同产地的全株玉米青贮的营养成分含量、瘤胃降解参数以及小肠消化率存在较大差异，以产自山东的全株玉米青贮的质量最好，产自甘肃的全株玉米青贮次之。在全株玉米青贮的使用中应快速准确地测量其中各种营养成分的含量，以便更有效地利用饲料资源，避免浪费。

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